Termisk utfordring av chip

Strømmen som forbrukes av halvledere genererer varme, som må fjernes fra utstyret, men hvordan man effektivt oppnår dette er en stadig mer utfordrende oppgave. Ettersom tettheten av transistorer øker, blir dette vanskeligere.

Materialene og designet i seg selv har potensiale for forbedring, da de kan frakte mer varme bort gjennom ledning av varmespredningsutstyr. Utfordringen er at med mindre vi bruker store servere, er den termiske plassen rundt disse enhetene veldig liten. Du må vurdere materialforbedring, intelligent utnyttelse av termisk plass rundt brikker, emballasje eller PCB. Det du virkelig ønsker å gjøre er å forbedre ledningsevnen og varmeoverføringshastigheten.

Varme kan slippe ut gjennom toppen av pakken og deretter inn i kjøleribben, eller eksporteres gjennom bunnen og dens tilkoblede PCB. Når plassen er begrenset, blir ting enda vanskeligere. Avhengig av det spesifikke designet kan dette målet oppnås på forskjellige måter. For eksempel i smarttelefoner er bruk av svært ledende filmer som grafitt- eller grafenfilmer svært vanlig på grunn av det minste systemvolumet og effektiv varmespredning. Innen infrastruktur kan bruken av aktive og passive 3D bløtleggingsplater oppnå drift innenfor et område på hundrevis av watt.

På en enkelt brikke utfører vi timing og effektverifisering på nettlistenivå. I sammenheng med 3D-IC kan dette bli upraktisk, så motstandskarakteristikker til brikker gjennom termiske modeller, for å forstå hver geometriske detalj som er tilstede i brikken. Til syvende og sist kombinerer den design og emballasje, og noen chipmodeller genereres på denne måten.

Mange brikker møter termiske barrierer, og det er ikke lett å løse dette problemet. Vi kan designe og produsere utrolige chips, men de vil smelte. Dette er ikke en produksjonsbegrensning, og det er heller ikke en designbegrensning. Dette er en fysisk begrensning, og vi kan ikke avgi mer varme. Selv om unike løsninger kan brukes i visse applikasjoner, må de fleste markeder finne måter å gjøre mer på med færre ressurser, noe som betyr mer funksjonalitet per watt. Kostnaden knyttet til dette er mye større enn tidligere løsninger.