In de I-Phone kan je al een paar 3D chips vinden. Puur vanwege ruimtegebrek. Dr. Patrick de Jager, businessdeveloper High Tech Systems bij TNO: “De compacte structuren met gestapelde geïntegreerde schakelingen (integrated circuits, of ic’s) zijn erg aantrekkelijk voor hightech elektronica-industrieën als Apple en Nokia. Elke vierkante millimeter telt. Doordat de elementen in een 3D chip een stuk dichter bij elkaar liggen, gaan ook de prestaties flink omhoog. De data hoeft maar tot duizend maal kleinere afstanden te overbruggen. Hiermee kan bijvoorbeeld de roadmap van het Flash-geheugen een stuk versnellen.”
Een ander voordeel is materiaalbesparing. De 3D chips kunnen tot wel dertig procent reductie in het gebruik van silicium opleveren. Met grote energie-, milieu- en kostenvoordelen.
Stofdeeltjes
De marktgroei van 3D chips lijkt veelbelovend. TNO voorziet dat in 2010 al 1,5 miljoen wafers met deze techniek bewerkt worden, om door te schieten naar 23 miljoen in 2016. Tegen die tijd vormt dat circa tien procent van de totale markt, wat volgens De Jager een omzet van meer dan één miljard euro moet opleveren voor de hardware-industrie. “We maken nu al zonder problemen 3D chips. Onze belangrijkste inzet is om het efficiënter en goedkoper te doen. We willen van 300 dollar per wafer nu naar 150 dollar in 2016 gaan. De belangrijkste verbeteringen liggen in het sneller en preciezer maken van de pick-and-place operatie, de fase waarin het ene ic’tje op de ander wordt gestapeld.”
Een cruciaal onderdeel bij het succesvol stapelen van ic-plaatjes is het aanbrengen van solide verticale verbindingen. De koperen soldeerpunten van een enkele micrometer groot moeten tegelijkertijd voor de ondersteuning en de elektrische geleiding zorgen. Echter, de allerkleinste stofdeeltjes kunnen al het elektrisch contact verstoren, wat extra eisen stelt aan de cleanroom-faciliteiten tijdens het stapelen.
Koeling
Het toekomstvisioen van grote silicium wolkenkrabbers die alle operaties in hun eigen 3D gebouw uitvoeren, klinkt aanlokkelijk. De Jager: “Je zou bijna zeggen: the sky is the limit. De geheugenindustrie is het meest ambitieus, zij willen in 2014 al veertien lagen op elkaar kunnen leggen. Je krijgt dan wel problemen met de stabiliteit en niet te vergeten koeling. Daar zitten nog zeer interessante uitdagingen voor ons.”
Lees meer op Kennislink:
Nog meer chips
- Chip viert vijftigste verjaardag (Tweakers.net)
- De chip, oftewel geïntegreerde schakeling (Wikipedia)