AI lapar. Ia memakan daya komputasi untuk sarapan, makan siang, dan makan malam, dan chip datar standar tidak dapat lagi menyediakannya.
Batasan fisik sangat memukul. Transistor tidak menyusut seperti dulu. Tidak terlalu. Tidak lagi. Jadi, sebuah tim di Universitas Illinois melakukan apa yang tampak jelas jika dipikir-pikir lagi – mereka menyusunnya.
Diterbitkan pada tanggal 27 Mei di Nature, studi baru ini merinci chip silikon tiga dimensi. Bukan sandwich dari chip terpisah yang direkatkan, tetapi satu blok yang dibuat dari membran ultra tipis.
Naik adalah Keluar yang baru
Sejak tahun 1960an, kita telah mengalami penurunan jumlah penduduk. Transistor yang lebih kecil berarti lebih banyak transistor yang dapat ditampung pada luas permukaan yang sama. Itu adalah hukum Moore. Gandakan transistor setiap dua tahun. Terus dorong. Terus menyusut.
Ini berakhir.
Qing Cao, penulis utama studi tersebut, mengatakan bahwa kita telah menemui hambatan dari silikon itu sendiri. Sifat material intrinsik. Mekanika kuantum. Jarak gerbang yang dihubungi tidak bertambah kecil.
Jika Anda menginginkan lebih banyak daya, Anda memiliki dua pilihan: tetap menekan perangkat pada bidang datar hingga pecah atau mengembang. Cao memilih.
Anggap saja seperti perencanaan kota. Di kota 2D, setiap informasi memerlukan jejak enam transistornya sendiri. Itu menyebar. Di kota 3D Anda membangun menara. Fungsi yang sama. Penyimpanan bit yang sama. Luas lantai jauh lebih sedikit. Dan yang terpenting, data tidak harus melintasi jalan silikon berkilo-kilo meter. Itu naik beberapa nanometer. Lebih cepat. Lebih keren. Lebih mudah pada baterai.
Masalah Panas
Penumpukan bukanlah berita baru.
Industri ini telah mencobanya sebelumnya. Integrasi vertikal terdengar bagus di atas kertas sampai Anda melihat panasnya.
Pembuatan silikon tradisional membutuhkan 1.000 C (1.832 F) untuk membuat chip yang baik. Anda memasak lapisan pertama dengan sempurna. Kemudian Anda menambahkan kabel logam untuk menghubungkan lapisan berikutnya. Anda menyalakan tungku lagi. Poof. Logamnya meleleh.
Ada batas atas yang dikenal sebagai “anggaran termal”. Setelah lapisan pertama itu Anda hanya dapat menangani suhu sekitar 400 C (752 F). Naik lebih tinggi dan segalanya menurun.
Solusi sebelumnya berkompromi pada kualitas. Produsen menukar silikon asli dengan alternatif di lapisan atas – oksida logam amorf. Tabung nano karbon. Benda polikristalin. Itu menjaga suhu tetap rendah tetapi mengorbankan kinerja dan keandalan. Siapa yang menginginkan chip lambat yang mudah pecah?
Metode kami tidak hanya lebih mudah diterapkan namun juga lebih murah, kata Cao. Ini sepenuhnya menghindari jebakan-jebakan sebelumnya.
Solusi Setipis Kertas
Tim di Illinois menggunakan trik yang disebut integrasi monolitik. Alih-alih membuat chip secara terpisah dan merekatkannya — yang menciptakan titik lemah — mereka membangun semuanya pada satu substrat.
Mereka memulai dengan nanomemberan silikon ultra tipis. Seberapa kurus? Kurang dari 10 nanometer. Kira-kira lebarnya satu molekul protein. Bandingkan dengan wafer standar yang tebalnya setengah milimeter. Membran ini fleksibel. Mereka menyesuaikan diri. Mereka tidak retak di bawah tekanan.
Mereka menggunakan mesin laminator gulungan untuk mengambil kulit-kulit ini dan menempatkannya di atas lapisan dasar.
Inilah yang menarik. Ikatan tersebut bertahan kuat pada suhu hanya 200 C (392 F). Lima kali lebih dingin dari resep standar. Kabel logam yang ada selamat. Kualitas silikon tetap tinggi.
Mereka membuat chip dengan tiga lapisan. Masing-masing menampung 625 transistor
Jumlah itu terlihat kecil. Miliaran chip ada di chip komersial saat ini. Namun ini belum menjadi produk komersial. Itu adalah bukti konsep. Sebuah prototipe yang menunjukkan aliran arus tiga hingga empat kali lebih baik dibandingkan alternatif kompromi yang menggunakan bahan non-silikon.
Ini berhasil.
Sekarang industri harus memikirkan cara untuk meningkatkannya. Cara menumpuk sepuluh lapisan, bukan tiga. Cara membuat membran ini tanpa mengeluarkan biaya besar. Hasil labnya bersih. Pasarnya berantakan. Akankah pabrik cukup peduli untuk membangun kembali lini produksinya?
Itu pertanyaan selanjutnya.
