Quando você ouve um especialista explicar a idéia de mudar o corpo de chips de computador modernos de plástico para vidro, a lógica é persuasiva. Esse corpo, chamado de substrato, se conecta e protege o interior do cérebro de silício, e em comparação com os substratos orgânicos atuais, o vidro faz tudo melhor. É mais plano (importante para conectar um dado de silício plano a uma placa-mãe muito plana), é mais resistente (capaz de sustentar um número crescente de fios cada vez menores) e é mais forte.
Por mais convincente que mudar de plástico para substratos de vidro possa soar, no entanto, não é uma mudança simples.
"Toda a indústria de substratos deve remapear para ser capaz de lidar com o vidro", diz Srini Pietambaram, que desempenhou um grande papel na equipe da Intel no desenvolvimento de tecnologia de testes assembly que "remapeia".
Nada simples sobre chips de vidro
Pietambaram e equipe trabalharam nos últimos anos em uma combinação incomum de tecnologia pioneira e invenções de materiais ao lado, basicamente, salvando o vidro de si mesmo.
Mais chips em um pacote com mais fios conectando-os coloca mais pressão sobre o pacote de plástico orgânico de hoje, agora em sua terceira década de serviço confiável. Os substratos de vidro não só prometem fazer melhor os trabalhos básicos, como também o potencial para um aumento de 10x na densidade de interconexão e na integração de interconexões ópticas.
Em outras palavras, chips futuros podem passar muito mais dados muito mais rápido. Imagine, por exemplo, aceleradores de IA que terão ordens de magnitude mais capazes do que as de hoje.
"Não é uma tecnologia simples", diz Pietambaram. Conseguir tudo para trabalhar levou "muita adaptação". Como revelado em setembro, a Intel descobriu e tem um plano para oferecer soluções completas de substrato de vidro ao mercado no segundo semestre desta década.
Por suas contribuições às centenas de desconhecidos e problemas, as equipes resolveram ao trazer substratos de vidro — além do trabalho contínuo para ampliar as capacidades dos substratos orgânicos — Pietambaram ganhou o prêmio Inventor do Ano de 2023 da Intel. A honra do inventor é um prêmio que os funcionários podem ganhar apenas uma vez, conforme medido por invenções gravadas (algumas das quais podem se tornar patentes ou segredos comerciais da empresa).
"Quando é o Caos... Eu mergulho de cabeça"
"Uma tecnologia totalmente nova tem tantos coisas desconhecidas que prevemos ao longo do tempo", diz ele. "Nenhuma tecnologia vem fácil."
Este é o lugar feliz de Pietambaram.
"Meu ponto forte é lidar com a ambiguidade", diz ele. "Quando está o caos ou algo não está funcionando, eu mergulho de cabeça."
Sua equipe viu o potencial no vidro mais cedo. Quanto aos substratos, "É muito bem comportado", explica. "Como aproveitamos isso? Passei muito tempo olhando para todos os atributos principais de vidro e construindo uma proposta de valor. E isso é o que eu amava neste trabalho.
Parte do trabalho diário de Pietambaram é descobrir onde dirigir os esforços inventivos seus e de seus colegas. Como uma liderança em pathfinding na engenharia de módulos no centro de inovação em embalagens e substratos da Intel, ele diz: "Eu direciono as várias tecnologias em que essa organização deve se concentrar". O objetivo é "impulsionar o plano com base na previsão das necessidades dos diversos produtos", abrangendo o portfólio da Intel. E agora, por meio do Intel Foundry Services, ele também recebe pedidos de "todos na indústria".
O que há de tão especial no vidro?
Ocasionalmente, uma solução de desenvolvimento de chipmaking é apelidada de "a nova litografia" para significar sua importação para a continuação da Lei de Moore. Tecnologias avançadas de embalagens caem (cuidadosamente) neste balde.
O motivo: a demanda por processamento mais capaz e mais poderoso levou à criação de amálgamas multi-chip, mudando a embalagem do utilitário básico para o ingrediente crítico no projeto completo de um processador.
"O substrato é basicamente um transformer de espaço", explica Pietambaram. Uma matriz de silício conecta seus cérebros em escala de nanômetro ao substrato através de almofadas de ligação em escala micron em suas costas, e o substrato "transforma" essas almofadas para conexões em escala milimétrico na placa-mãe. Para isso, precisa ser plano, manter-se plana e processar a entrada de energia e sinais rápidos com alta precisão.
Os desafios na parte técnica da fabricação de vidros incluíram descobrir que tipo de vidro funciona melhor; como colocar em camadas metálicas e dispositivos, adicionar orifícios microscópicos e executar fios nele; e como fazer lidar melhor com calor e forças mecânicas através de sua vida dentro de um computador.
Do lado mais pragmático: como tornar as bordas menos propensas a quebra; como cortar uma folha cheia de substratos; e, simplesmente, como protegê-los e movê-los em torno de uma fábrica sem saltar vidro de uma esteira transportadora ou rolo ou ele tomando qualquer forma de vôo.
'Nossas costas contra a parede - é daí que vêm as melhores ideias'
"Quando há um problema ou um gargalo para uma tecnologia específica que precisamos, isso traz o melhor de mim", diz Pietambaram. Passo dias e noites lendo, tentando entender e criar algo. É isso que me inspira."
Mas os avanços são alcançados de maneiras que espelham os processadores multi-chip de hoje, uma equipe de cérebros se unindo. "A ideia é um esforço colaborativo", diz ele.
Não é um banho, uma corrida ou o trajeto diário que impulsiona seu pensamento, mas, talvez surpreendentemente, uma reunião. "Estamos sentados em uma força-tarefa. Temos nossas costas até a parede e temos que chegar a uma solução. É daí que vêm as melhores ideias."
Embora ele pudesse ter sido predestinado para seu trabalho — Pietambaram não queria seguir os passos de seu pai como professor de física e, em vez disso, ganhou um doutorado em ciência de materiais — ele credita bons mentores ao manter seu ofício afiado. Ele mantém uma lista de ideias e perguntas para especialistas e engenheiros em torno da Intel, incluindo graduações universitárias mais recentes com especializações únicas como eletroquímica ou polímeros.
A idéia de substratos de vidro tem sido amplamente conhecida, ele ressalta. "Muitas pessoas trabalharam nisso, mas a Intel, com sua escala e o tipo de pessoas que temos aqui, somos capazes de levá-lo ao próximo nível e torná-lo realidade."
Enquanto Pietambaram e equipe continuam a refinar a receita, a Intel está trabalhando internamente e com clientes de fundância para planejar os primeiros produtos construídos com um corpo de vidro.