Intel apostará por el sustrato de cristal, y estas son las razones

El gigante del chip ha conseguido importantes avances a nivel de empaquetado, un tema que ya tuvimos la ocasión de ver más a fondo en este artículo, donde os hablamos del salto del sistema en un chip al sistema en un empaquetado.

La transición y los cambios que ha conseguido Intel en este sentido durante las últimas cinco décadas han sido espectaculares, y nos han llevado a un escenario donde la integración heterogénea de chips en 2.5D, y el apilado de chips en 3D, han permitido la creación de soluciones mucho más avanzadas capaces de superar los límites clásicos del silicio y de los diseños tradicionales.

Pero el esfuerzo innovador de Intel no termina aquí. La compañía de Santa Clara está trabajando para dar el salto a un sustrato de nueva generación conocido como «Glass Panel», que podemos traducir directamente como «Panel de Cristal».

En resumen, la idea es sustituir el sustrato orgánico que se viene utilizando desde 1995 por un sustrato basado en cristal. Esto va a permitir un salto muy importante, aunque debemos tener en cuenta que la transición va a ser complicada, y que por ello ambos tipos de sustratos están llamados a coexistir.

Sustratos de cristal y sustratos orgánicos, ¿por qué quiere dar el salto Intel?

Los sustratos orgánicos son, esencia, un PCB con capas de cristal laminado. Esto los convierte en una solución de bajo coste, barata y fácil de producir, pero presentan una serie de carencias importantes que se empezaron a notar hace tiempo, y que están ralentizando el escalado y el avance del diseño y la fabricación de superchips heterogéneos con múltiples chiplets y bloques apilados tanto de forma bidimensional como tridimensional.

Por su parte, los sustratos de cristal son más complicados y más caros de producir, de hecho el gigante del chip lleva tiempo trabajando en ellos, pero presentan una serie de ventajas importantes que permiten superar todas esas carencias que tienen los sustratos orgánicos y que os voy a explicar a continuación de una manera sencilla y clara, para que podáis entender mejor por qué Intel cree que el sustrato de cristal es el futuro.

1. Módulos personalizables y CTE más cercano al silicio, lo que abre las puertas a nuevos factores de forma más grandes.
2. Mayor estabilidad dimensional, lo que mejora el escalado de forma considerable.
3. Mayor densidad (hasta 10 veces más) de conectividad a través de micro agujeros, algo muy importante porque mejora el enrutamiento y la señalización.
4. Menos pérdida de señal, lo que permite una señalización a mayor velocidad.
5. Capacidad de trabajar con temperaturas más altas, lo que hará posible la utilización de un sistema de alimentación integrada avanzada y una reducción del 50% en patrones de distorsión.
6. El sustrato de cristal tiene un acabado ultra plano, lo que permite mejorar la profundidad de enfoque de la litografía.
7. Sus propiedades mecánicas mejoradas hacen que sea posible crear chips más grandes, como ya hemos dicho, pero además aumenta la tasa de éxito en el proceso de ensamblado.
8. El sustrato de cristal proporciona una flexibilidad superior a la hora de definir perfiles y reglas de diseño tanto de alimentación como de señalización y enrutamiento.
9. Permite integrar a la perfección conexiones ópticas, así como inductores y condensadores en el cristal con temperaturas más elevadas sin ningún problema.
10. Con este sustrato es posible integrar mejores soluciones de alimentación sin sacrificios a nivel de señal, y con un consumo energético menor.

En resumen, gracias al sustrato de cristal será posible integrar más chiplets es un mismo empaquetado, podremos crear soluciones más complejas con un mayor número de transistores sin renunciar a una alta tasa de éxito, y sus propiedades mecánicas permitirán una conectividad y una alimentación superior.

Si todo va bien, los primeros productos basados en este tipo de sustrato llegarán a finales de esta década. Intel ya ha fabricado procesadores basados en este sustrato, lo que significa que ya tiene muestras de ingeniería y que va por buen camino.