仅铜连接加速计算机

随着计算机变得越来越复杂，需求增加了计算机芯片和外部电路（例如主板或无线卡）之间的更多连接。随着集成电路变得更加先进，最大化其性能需要更好的连接，以更高的损失较小的频率运行。

保罗·科尔（Paul Kohl），托马斯·戈萨奇（Thomas L.佐治亚理工学院化学和生物分子工程学院。科尔在材料研究协会秋季会议上介绍了他在这些领域的工作。欧洲杯足球竞彩

目前，芯片和板之间的垂直连接是通过在两件之间熔化的锡焊料并添加胶水将所有物品融合在一起的。科尔的研究表明，用铜支柱代替焊球连接会产生更牢固的连接和创建更多连接的能力。

科尔说：“电路和计算机芯片在上面用铜线制成，因此我们认为我们也应该与铜之间建立连接。”

根据科尔的说法，焊料和铜都可以忍受两块连接之间的未对准，但铜的传导性更高，并创造了更牢固的纽带。

借助半导体研究公司（SRC）的资金，科尔和研究生泰勒·奥斯本（Tyler Osborn）开发了一种新颖的制造方法，以在计算机芯片和外部电路之间建立全型连接。

研究人员首先电镀两块铜，这一过程使用电流将导电物体用金属涂覆。然后，通过电板形成两个凹凸之间的固体铜连接，这涉及几种在不使用外部电流的情况下在水溶液中发生的几种同时反应。

由于该支柱的厚度与美元钞票相同，在室温下是脆弱的，因此研究人员将其退火，或在烤箱中加热一个小时以消除缺陷并产生坚固的固体铜块。奥斯本（Osborn）发现，在180摄氏度的退火温度下形成牢固的键。他还一直在调查两个铜凸起之间的不对对准如何影响支柱强度。

Osborn说：“我还研究了连接的最佳形状，使它们具有灵活性和机械性，但仍具有良好的电气性能，以便我们可以在没有噪音的情况下传输这些高频信号。”

研究人员一直在使用Texas Instruments，Intel和Applied Materials合作，以完善和测试其技术。欧洲杯足球竞彩佐治亚理工学院的微电子研究中心兼电脑和计算机工程学院教授吉姆·梅德尔（Jim Meindl）以及化学与生物分子工程学院的教授苏·安·艾伦（Sue Ann Allen）也合作。

除了这种新方法在芯片和外部电路之间建立垂直连接外，科尔还在研究生托德·斯宾塞（Todd Spencer）的帮助下还开发了改进的信号传输线。

Spencer解释说：“在计算机内部存在几个非常长的通信途径，该通信路径需要非常高性能的电线，该电路线可以在长距离内以更高的频率传输。”

这在芯片间距离可能很大的高性能服务器和路由器中尤为重要，信号强度可能会显着降低。Kohl和Spencer开发了一种新的方法，可以使用有机基材之间将芯片之间的高速信号联系起来，并获得了InterConnect Focus Center的资金，这是半导体研究公司/国防高级研究项目局（DARPA）焦点中心研究计划之一。

制造始于环氧玻璃纤维底物，一侧有铜线。底物涂有聚合物，没有铜线的区域暴露于紫外线（UV）光，该光线将聚合物分解在不需要的地方。然后，研究人员用另一种聚合物覆盖底物，该聚合物在暴露于紫外线时会变硬。钛和铜层添加在每条铜线的顶部。当分层底物在180摄氏度加热时，第一个聚合物层分解为二氧化碳和丙酮，它们扩散出去留下空气袋。

Spencer解释说：“电损耗的量与连接在较高频率下的灵敏度有关。”“在那里只有这个空气袋会大大减少我们的信号损失。”

研究人员目前正在为该芯片到芯片信号链路设计同轴电缆，这将大大增加连接可以携带的最大信号频率。

Kohl说，制作计算机芯片并将其包装到设备中的公司对这些技术非常感兴趣。

Kohl说：“如果可以以合理的成本产生这些连接，那么将来它们可能非常重要，因为您要以相同的成本为客户提供更好的产品。”