Samsung consigue la «unión híbrida» de dos chips apilándolos verticalmente con tecnología TC-NCF, ¿van los coreanos tras los pasos de Intel y TSMC?

Actualmente el rey del apilamiento vertical de chips lógicos es Intel con Foveros 3D Direct, el packaging más avanzado de la historia y que intenta replicar a su manera TSMC con 3D Fabric en sus diferentes versiones. Mientras que los de Taiwán tiene más opciones de fabricación distintas para varios mercados Intel se centra más en ofrecer evolución con menor variabilidad, pero entre tanto, Samsung como tercera fuerza en discordia solo puede conseguir algo parecido con memoria HBM... Hasta ahora. Desde Asia llegan informes esperanzadores que indican que Samsung ha conseguido apilamiento vertical de chips AP con su tecnología TC-NCF, y esto puede ser bueno, o no.

Hay mucha controversia con este tema, y viene de lejos. Y es que el que nos siga a diario recordará si tiene buena memoria que hace un año hablamos largo y tendido sobre esta tecnología, la cual más tarde ha tenido muchas críticas porque es el motivo de los problemas de certificación con TSMC para las GPU Blackwell de NVIDIA. Dicho esto, ¿de verdad es buena noticia que se use la misma tecnología para el apilamiento vertical de chips lógicos y no SRAM solamente?

La controversia y el funcionamiento de esta tecnología que solo Samsung domina

Samsung es el número 1 en memoria seguido de SK Hynix y Micron. Pocos pondrán en duda eso a día de hoy, y no han estado exentos de problemas y han sido superados en otros campos por sus dos rivales, pero en general, el estatus se mantiene inalterado. Pero en chips lógicos... Han tenido, y tienen, muchos problemas, hasta el punto de que se cree que podrían terminar cerrando, o limitando, su área de tecnologías avanzadas en este campo para quedarse solo en memoria.

Con este panorama y a modo de introducción de la situación actual, hablemos brevemente de TC-NCF para dar todavía más contexto a la noticia. Seremos breves y concisos. Esta tecnología conocida como Thermal Compression Non-Conductive Film es la usada para mejorar el rendimiento de la fabricación de memorias HBM3 y HBM3e por parte de los coreanos, y es competidora directa de MR-MUF de SK-Hynix

La tecnología se basa en un material que disipa de forma efectiva el calor entre las pilas de memoria al apilarse estas verticalmente unas sobre las otras, lo que permite a cada una funcionar más fría y reducir con ello las pérdidas de señal y voltaje reduciendo, por decirlo de algún modo simple, los huecos que hay entre capa y capa. Simplificando la idea, es como una especie de pasta térmica ultra fina y medianamente rígida que mejora la temperatura, y aparte le da algo de rigidez estructural a las capas.

Samsung apuesta por TC-NCF como tecnología de apilamiento vertical para chips lógicos en busca del packaging 3D

Sabiendo la situación y conociendo la tecnología, ahora queda explicar qué han hecho los coreanos. El sistema es muy parecido al que usan en HBM3 y HBM3e con la diferencia que no se están usando pilas de memoria, sino procesadores de aplicaciones móviles, es decir, los conocidos AP.

El objetivo aquí no es térmico como tal, sino de conexión entre chips, de reducción del espacio entre ellos, ya que, aunque están hechos de silicio, como pasa con el die de una CPU de AMD o Intel, la superficie no es perfecta, tiene lógicamente imperfecciones.

Para unir dos silicios se necesitan paliar los picos microscópicos de ambas superficies, y ahí entre TC-NCF de Samsung y su apilamiento vertical para sus chips AP, algo que describe un funcionario de Samsung que no ha querido ser identificado:

"Entiendo que se está promoviendo TC-NCF para reducir el espacio entre los puntos (ruta de conexión) para el apilamiento de AP móviles y mantener un alto rendimiento. TC-NCF es, hasta cierto punto, el PRODUCTO de Samsung. Por lo tanto, este puede ser un paso para garantizar la estabilidad del apilamiento de AP móviles.

TC-NCF es un método controvertido debido a HBM, pero dentro de Samsung Electronics todavía tenemos confianza en la tecnología para TC-NCF. Esta es también la razón por la que estamos tratando de utilizar TC-NCF no solo para HBM sino para todos los semiconductores del sistema”

El término "Unión Híbrida" hace referencia a la transmisión de señales entre capas, como las TSV

Esto solo quiere decir que Samsung ha encontrado una estabilidad y fiabilidad muy grande con sus memorias, y que las pruebas que han ejecutado con chips AP son muy prometedoras. El término "unión híbrida" es algo controvertido, ya que hace referencia, según el funcionario de Samsung, a la tecnología de packaging en general que une directamente el cobre entre las capas, entre los chips AP, el cual es el camino para enviar y recibir las señales.

Lo que viene siendo TSV y sustrato, pero denominado internamente así, a lo cual le unen TC-NCF y da como resultado el apilamiento vertical de los chips lógicos AP comentado.

Sea como fuere, seguramente termine por llamarse de otra manera para aunar conceptos en un producto de marketing que puedan vender comercialmente, como Foveros o 3D Fabric en sus rivales, posiblemente se agrupe con SAINT y sus variantes. Es interesante que los coreanos estén dando estos pasos adelante, porque significa que no se rinden y que pueden conseguirlo, al menos, en un volumen mínimo para sus propios chips 3D del futuro.