Nog snellere chips dankzij hybrid bonding

Het kleiner worden van transistoren nadert zijn limiet. Daarom richt de halfgeleiderindustrie zich steeds vaker op geavanceerde alternatieven. Een van de belangrijkste daarvan is hybrid bonding, waarbij chips of chiponderdelen rechtstreeks met elkaar worden verbonden. Nieuwe onderzoeksresultaten laten zien dat deze techniek steeds fijnmaziger kan worden toegepast, wat de weg vrijmaakt voor compactere en krachtigere chips.

Tijdens de IEEE Electronic Components and Technology Conference in Florida presenteerden verschillende onderzoeksinstituten nieuwe resultaten op dit gebied. Vlaams onderzoeksinstituut Imec liet zien dat het de afstand tussen verbindingen bij wafer-to-wafer bonding heeft teruggebracht tot 200 nanometer.

Bij deze methode worden complete wafers met elkaar verbonden voordat ze in afzonderlijke chips worden verdeeld. Het Franse onderzoeksinstituut CEA-Leti presenteerde verbeteringen voor die-to-wafer bonding, waarbij losse chips op een wafer worden geplaatst. Daarbij werd een onderlinge afstand van één micrometer gerealiseerd, goed voor ongeveer één miljoen verbindingen per vierkante millimeter. “Dit is eigenlijk uiterst belangrijk om te voldoen aan de snel groeiende vraag naar volgende generatie halfgeleiderapparaten, zoals voor AI”, aldus Melissa Najem, onderzoeksingenieur bij het CEA-Leti. 

Kinderschoenen

Hoewel de onderzoeksresultaten laten zien dat steeds kleinere verbindingen technisch haalbaar zijn, moeten de processen nog verder worden ontwikkeld voordat ze op grote schaal in de chipproductie kunnen worden toegepast. De grootste uitdaging is om de hoge nauwkeurigheid ook in een industriële productieomgeving te realiseren, waar snelheid en betrouwbaarheid minstens zo belangrijk zijn als de minimale afmetingen van de verbindingen.