Os chips de smartphones (SoCs, memória, modems, PMICs) são circuitos integrados fabricados em wafers de silício. Veja a pilha de materiais:
1. Substrato: Silício Ultra-Puro
- Pureza de 99,9999999% (9N), monocristalino, cultivado pelo processo Czochralski.
- Dopado para criar regiões tipo-n (fósforo, arsênio) e tipo-p (boro) → transistores.
2. Interconexões (Fiação)
- Cobre (processo dual-damasceno) – substituiu o alumínio pós-130nm. Menor resistência, melhor eletromigração.
- Barreira/revestimento: Nitreto de tântalo (TaN), Cobalto – impedem difusão de Cu no dielétrico.
3. Dielétricos (Isolamento Entre Camadas Metálicas)
- Materiais low-κ: SiOCH (óxido dopado com carbono), sílica porosa, air-gap.
- Etch stops / hard masks: SiCN, SiN.
4. Engenharia de Transistores
- Dielétrico de porta high-κ: HfO₂ (óxido de háfnio) + porta metálica (TiN, TaN, W) – substituiu SiO₂/poli-Si em 45nm.
- Camadas de tensão: SiGe (compressiva para PMOS), Si:C (tração para NMOS).
- FinFET / GAA (Gate-All-Around) nanosheets: Geometria de canal 3D (nós 5nm/3nm).
5. Materiais de Encapsulamento (Packaging)
- Substrato: Orgânico (ABF – Ajinomoto Build-up Film) ou cerâmico.
- Bumps: Pilares de Cu + microbumps SnAg (flip-chip), C4 (controlled collapse chip connection).
- Underfill: Preenchimento capilar de epóxi (confiabilidade mecânica).
- Composto de moldagem: Epóxi novolac + carga de sílica (encapsulamento).
- Spreader de calor: Cobre / grafite / câmara de vapor (no encapsulamento ou no telefone).
6. Elementos Traço (Dopantes, Contatos)
- Ouro (wire bonds, alguns acabamentos de pad)
- Tungstênio (contatos, vias)
- Cobalto (revimentos, contatos)
- Terras raras (Eu, Tb em fósforos para displays – não em chips lógicos)
O silício é a tela; cobre, háfnio, tântalo e dopagem de precisão pintam os circuitos. Um SoC moderno tem 15–20 camadas metálicas e 50–100 bilhões de transistores.
