El uso de muelles y pegamento en vez de soldaduras para crear las conexiones electrónicas entre los chips de ordenador podría poner fin a uno de los hábitos más derrochadores de la industria de la electrónica, según afirma un grupo de investigadores del Palo Alto Research Center y Oracle.

"Toda la industria está basada en un tipo de tecnología difícil de modificar, como por ejemplo las soldaduras o las cintas adhesivas", explica Eugene Chow desde el PARC. "Si un chip en un módulo de varios chips no funciona después de haberlo soldado, hay que tirar todo el sistema".

Chow y sus colegas están dando los últimos detalles a un método alternativo. Para ello crean un patrón sobre una superficie con muelles a microescala que se comprimen ligeramente bajo el peso del chip, y forman una conexión electrónica permanente y segura cuando las dos superficies son pegadas entre sí. "Lo puedes encender y, si funciona bien, realizar el enlace final con pegamento", afirma Chow. "Si no funciona, sólo hay que quitar el componente que falló y sustituirlo."

Por ahora, los colaboradores están desarrollando su método basado en muelles para los procesadores de alto rendimiento utilizados en los superordenadores o los servidores de gama alta. Estos chips se combinan en grupos muy cercanos y conocidos como módulos multichip. Estos módulos necesitan que los procesadores se coloquen muy cerca unos de otros para así acelerar la transferencia de señales entre ellos.

"De todas formas creo que es sólo una cuestión tiempo antes de que este enfoque también llegue a las aplicaciones de gama baja," señala Chow. "Con el tiempo podría usarse en un teléfono móvil de gama alta-todo el mundo quiere lograr incluir más chips en todos los aparatos, y esta tecnología puede ser de ayuda, puesto que el 'pitch' [la distancia horizontal entre las conexiones] puede ser muy pequeño." El equipo ha demostrado que sus muelles se pueden crear con distancias tan cortas como de hasta seis micras, en comparación con las decenas de micras necesarias para las conexiones soldadas.

Los muelles son tiras metálicas planas que se curvan hacia arriba a partir de un sustrato al que se fija el chip. "Fundamentalmente se trata del muelle más simple que uno se pueda imaginar", afirma Chow. El proceso de creación de los muelles se inicia con la adición de una capa delgada de titanio al sustrato. Además de esto, el material del muelle se deposita de tal manera que acumula tensión en la capa superior. Utilizamos la fotolitografía para tallar los contornos de los numerosos muelles antes de que el titanio sea grabado por debajo.

"La tensión hace que los muelles simplemente acaben saltando", asegura Chow. "Es una forma elegante de crear una estructura tridimensional." El muelle ya terminado se recubre con una capa de oro para añadirle resistencia y una mejor conexión electrónica. Los fabricantes deben diseñar la disposición de los muelles para que coincidan con los contactos de los chips. Unas pequeñas bolas de zafiro, u otras estructuras parecidas a clavijas situadas sobre la superficie del sustrato, encajan en las muescas en el chip para asegurar que ambas partes están en la posición correcta.

El mes pasado, Chow y sus colegas presentaron su trabajo en la Conferencia sobre Tecnología y Componentes Electrónicos de Las Vegas. Demostraron que su método funciona en un chip de prueba de Oracle que simula el comportamiento eléctrico y térmico de un procesador de gama alta. "Es un vehículo de prueba para evaluar el módulo ya acabado", explica Chow. El chip de prueba tiene cerca de 4.000 células de 180 micrones cuadrados, cada una de ellas con un termómetro, sensores para medir la potencia suministrada a esa parte del chip, y un calentador para que el chip en general bombee el mismo calor que un procesador de alta potencia funcionando a plena capacidad.

Otra razón para ir más allá de las soldaduras, afirma Chin Lee, profesor de ingeniería eléctrica y ciencias informáticas en la Universidad de California, en Irvine, es el hecho de que éstas pronto limitarán la capacidad de la industria para crear dispositivos cada vez más pequeños. "Las alternativas son necesarias, puesto que las soldaduras no van a seguir reduciendo su tamaño", afirma Chin.

Los fabricantes pueden posicionar los muelles electrónicos con mayor precisión que una soldadura, y esto puede aumentar el rendimiento, por ejemplo permitiendo organizar los chips en grupos más compactos, afirma Chow. En la carrera por crear chips más rápidos, asegura, los fabricantes de chips a menudo pueden pasar por alto los modos en que los componentes están conectados y empaquetados. "Este un campo muy poco glamuroso", afirma Chow. "Todo el mundo se enfoca en los transistores y los componentes, aunque el empaquetado es un verdadero obstáculo para el rendimiento".

Bahgat Sammakia, director del Centro de Empaquetado e Integración de Sistemas a Pequeña Escala de la Universidad de Binghamton, está de acuerdo. "Podemos poseer la mejor tecnología del mundo, pero sin el empaquetado, no conseguiremos sacarle el mejor rendimiento; eso es lo que permite la creación de los sistemas finales que tenemos como objetivo".

Sammakia afirma que aunque la investigación sobre nuevos métodos para el empaquetado de chips es algo valioso, en última instancia el mercado debe decidir si una solución en particular funciona o no. "Siempre se puede resolver un problema, aunque no siempre de una manera que sea comercial."

Jennifer Ernst, directora de desarrollo de negocios del PARC, afirma que el proyecto está directamente determinado por aquello que es posible a escala comercial. "Nuestra primera prioridad es conseguir que todo esto se traslade al proceso de fabricación", afirma. Señala que los muelles se fabrican de forma simple, utilizando sólo unas pocas capas de metal y unos procesos de depósito y grabado estándar. "Actualmente estamos haciendo la fabricación en nuestro propio centro, aunque esperamos que el volumen sea competitivo en cuanto a costes a escala comercial", afirma.