Confirmando rumores, a AMD obteve nesta semana uma patente para uso de substratos de vidro na fabricação de processadores. A solução, já anunciada por rivais como a Intel e a Samsung, promete abrir novas possibilidades para CPUs e outros semicondutores, graças à maior rigidez, eficiência energética e durabilidade frente a altas temperaturas.

Solicitada em 2021, mas concedida apenas nesta semana, a patente da AMD prevê a substituição de materiais como a resina e o cobre pelo vidro na fabricação dos substratos. Apesar do registro ter acesso restrito no momento, o portal Tom's Hardware conseguiu coletar as principais informações, revelando um estudo bastante completo do time vermelho para a tecnologia.

O substrato é a "base" de um processador, sobre o qual são instalados os componentes de processamento. Pense nele como a fundação de uma casa, que fornece rigidez e estabilidade para que a casa — no caso, a CPU propriamente dita — possa ser construída sem problemas.

Atualmente, a maioria dos substratos é fabricada com compostos orgânicos, resinas, silício, cobre e fibra de vidro, o que impõe algumas limitações em relação à quantidade de componentes que podem ser instalados, à eficiência energética e à rigidez — motivo pelo qual é comum vermos placas de metal em torno deles.

A adoção do vidro como principal material traria uma série de benefícios, incluindo alta planicidade (o quanto uma peça é plana), maior rigidez, estabilidade das dimensões e maiores resistências térmica e mecânica, aspectos essenciais quando falamos de áreas como servidores e data centers, em que há uso pesado dos chips e um nível bem elevado de calor.

No entanto, a técnica tem seus próprios desafios, que são mencionados pela patente, começando pelas Through Glass Vias (TGVs, ou vias através do vidro). Caminhos verticais por onde dados e energia passam, as TGVs vão exigir novos métodos de fabricação, com o uso de lasers e até de instalação por campos magnéticos estando entre os candidatos.

Estão ainda na lista de dificuldades a implantação das camadas de redistribuição, por onde passam as trilhas que transmitem os dados e eletricidade para diferentes partes do processador.

A expectativa é que essas camadas continuem utilizando cobre e materiais orgânicos, mas agora só poderão ser instaladas de um lado do substrato, também exigindo novas técnicas de fabricação. Seguindo a alegoria de uma casa, as TGVs e as camadas de redistribuição seriam como os encanamentos e as estruturas necessárias para que esses canos sejam instalados.

Fecham os aspectos curiosos da patente a menção a um método de empilhamento de substratos de vidro com uma ligação elétrica de cobre (copper bonding) em vez de pontos de solda, permitindo uma junção mais limpa e uniforme das placas, e o uso do substrato de vidro em inúmeras aplicações, incluindo processadores mobile (notebooks, tablets, etc.), o que significa que a técnica deve ser aplicada em chips para consumidores.

A proposta de adotar o vidro nos substratos não é nova — tanto a Samsung, quanto a Intel e a própria TSMC já divulgaram estudos da mudança. Das três, a Intel foi a que mais revelou informações, chegando a mostrar alguns chips fabricados com substrato de vidro. O time azul acredita que essa tecnologia deva ser amplamente usada na indústria até o final desta década, por volta de 2030.

Um ponto curioso a ser considerado a partir da patente é que a AMD é a única entre todas as companhias que trabalharam nos estudos do vidro em substratos a não fabricar os próprios processadores, dependendo majoritariamente da TSMC.

Há diversas explicações para isso: ao obter a patente, a gigante evita ser enquadrada por rivais que possuam tecnologias similares. Além disso, a empresa possui um laboratório interno de pesquisa para personalização de processos de fabricação de parceiras, caso do próprio 3D V-Cache de CPUs como o Ryzen 7 9800X3D.