(Fonte da imagem: Prima)
Os chips presentes atualmente em qualquer computador podem ser considerados verdadeiras maravilhas da engenharia nanométrica. Processadores modernos contêm centenas de milhões de transistores, tudo isso organizado de forma precisa em um pedaço de silício com tamanho pequeno o suficiente para ser manuseado sem problemas por qualquer pessoa.
Não é preciso olhar muito para o passado para se surpreender com os avanços cada vez mais rápidos no campo da tecnologia de informação. Os supercomputadores da década de 1990, máquinas gigantescas que surpreendiam a qualquer um na época, atualmente perderiam em potência e flexibilidade para muitos smartphones disponíveis em praticamente qualquer loja.
A geração atual de processadores utiliza tecnologias que permite o desenvolvimento de transistores com canais de somente 20 nanômetros de largura. Nessa escala, o maior desafio é a criação de produtos idênticos, já que qualquer pequena diferença no processo de fabricação pode alterar de maneira relevante a velocidade de um processador.
Para garantir a qualidade dos componentes, e permitir a construção de equipamentos cada vez mais potentes, um método conhecido como Rapid Thermal Processing (processamento térmico rápido, ou RTP) se mostra indispensável. Confira abaixo mais detalhes sobre essa tecnologia que revolucionou o processo de fabricação de chips e promete trazer ainda mais avanços nos próximos anos.
Como funciona o RTP?
O Rapid Thermal Processing se trata de um processo de fabricação no qual chapas de silício são aquecidas rapidamente a temperaturas de 1000° C ou mais em questão de poucos segundos. Isso faz com que ocorram reações químicas que alteram as estruturas dos elementos químicos utilizados nos chips, tornando os dispositivos mais rápidos, resistentes e duradouros.
Apesar de a etapa de aquecimento dos componentes ocorrer de maneira extremamente rápida, o resfriamento é um processo mais demorado e que deve ser feito de forma muito cautelosa. Caso haja reduções súbitas na temperatura, o choque térmico é suficiente para destruir completamente os chips produzidos.
Todo o processo é extremamente delicado, já que pequenas diferenças de temperatura no aquecimento das peças pode mudar a profundidade dos canais dos transistores. Tais alterações são suficientes para prejudicar totalmente o desempenho de uma peça, a tornando inútil para o mercado de dispositivos de alta performance.
Sistema em constante desenvolvimento
(Fonte da imagem: Applied Materials)O processo RTP não é nenhuma novidade para a indústria. Desde a década de 1970, desenvolvedores de chips utilizam meios que aquecem componentes a temperaturas altíssimas com o objetivo de ativar dispositivos, modificar materiais e alterar a densidade dos filmes utilizados no processo de fabricação.
Porém, com a miniaturização cada vez maior dos componentes e as exigências de rendimentos superiores, na década de 1990, os métodos empregados foram totalmente revistos. No lugar dos gigantescos fornos usados até então, surgiram dispositivos mais compactos, responsáveis por aquecer uma a uma chapas feitas de silício nos quais são aplicados materiais adicionais usados na confecção de chips.
A menor escala dos equipamentos utilizados trouxe como benefício a possibilidade de trabalhar em ambientes mais controlados, em que as variações de temperatura entre duas partes do mesmo equipamento são mantidas em um nível muito baixo. Assim, há um maior rendimento na produção e se torna possível o desenvolvimento de dispositivos cada vez menores e mais eficientes.
Todo o processo é feito através de lâmpadas de halogênio de alta performance, capazes de atingir temperaturas superiores a 1000° C em questão de milissegundos. Nos equipamentos mais modernos, lasers são responsáveis por realizar essa tarefa, garantindo assim uma temperatura mais uniforme e uma produção ainda mais eficiente.
Mais quente que lava
Atualmente, o sistema RTP mais potente empregado na fabricação de processadores é o Vantage Vulcan, fabricado pela empresa Applied Materials. A principal diferença do aparelho em relação às gerações anteriores de produtos desenvolvidos pela companhia é o uso de lâmpadas que garantem uma temperatura mais uniforme nas placas de silício usadas na etapa de aquecimento de chips.
(Fonte da imagem: Applied Materials)
O maior objetivo do novo equipamento é reduzir um efeito conhecido como Pattern Loading Effect (PLE, ou efeito de carga padrão), no qual diferenças de temperatura surgem devido à absorção de uma maior carga de radiação por certas partes do chip fabricado, que tem como consequência um funcionamento desigual dos transistores utilizados. Como tais variações podem representar a perda total de uma leva inteira de chips, é importante dispor de meios eficientes para evitar que isso ocorra.
Outra vantagem do dispositivo é a capacidade de trabalhar com um intervalo de temperaturas muito superior a qualquer outra máquina disponível no mercado. Ao trabalhar com quantidades de calor que variam entre 150 e 1300° C em questão de um milissegundo, o Vantage Vulcan permite realizar o temperamento posterior de metais secundários, além de realizar tal processo em temperaturas otimizadas para os diferentes materiais utilizados.
O sistema utiliza uma técnica de resfriamento chamada “fast spike”, que dispensa os longos tempos de espera necessários nas gerações anteriores dos produtos desenvolvidos pela Applied Materials. Para completar, o sistema utiliza um espaço reduzido, o que evita a necessidade de construir grandes fábricas para o desenvolvimento de novos chips.
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