Úzké hrdlo výkonu CPU
Intel na svém technickém fóru zmínil, že kvůli zpoždění při získávání správného řešení problémů s únikovým proudem a odvodem tepla, když šířka čáry dosáhne nanometrového měřítka, dočasně opustil vývoj CPU s vyšší hlavní frekvencí a obrátil se na vývoj dvoujádrových nebo dokonce vícejádrových CPU. I tak je problém s odvodem tepla zmírněn pouze dočasně, produkce tepla jednoho CPU se bude nadále zvyšovat a odvod tepla bude čelit větším problémům.
Obr. A je schematický diagram rozptylu tepla. Teplo je vytvářeno matricí procesoru a je přímo přenášeno do chladiče přes svařovací vrstvu kovové vrstvy. Uprostřed není žádný materiál s nízkou tepelnou vodivostí, což výrazně zlepšuje jeho tepelnou vodivost. Obr. B je optický mikrosnímek průřezu CPU. Každá vrstva je v těsném kontaktu a snižuje tepelný odpor. Obr. C a D jsou obrázky CPU přímo přivařeného k chladiči notebooku. Obr. e je obrázek instalace svařovaného CPU do notebooku pro přímé spuštění aplikace.
Kvůli nedokonalostem topografie povrchu se obvykle používá materiál tepelného rozhraní (TIM1) ke snížení kontaktního odporu mezi křemíkovou matricí a víkem, aby se vyplnily mezery mezi dvěma nedokonalými povrchy. Při velkém zvětšení dokonce i leštěné povrchy vykazují drsnost povrchu dostatečnou pro narušení tepelného toku přes kontaktní rozhraní.
Materiály na bázi polymerů se běžně používají jako TIM1 pro vedení tepla přes rozhraní. Polymer TIM se skládá z vodivých částic plniva v polymerní matrici. Vzhledem k tomu, že většina polymerních matric má velmi špatnou tepelnou vodivost, vede teplo hlavně přes těsný kontakt mezi částicemi plniva, proto je snadné pochopit, proč má 100% kov nebo pájka TIM mnohem vyšší tepelnou vodivost než TIM na bázi polymeru .
Představujeme svařovací integrovanou chladicí strukturu kombinující chladič a monokrystalickou křemíkovou matrici CPU, vyrobenou s potřebou nejprve metalizace CPU při nízké pokojové teplotě a následně přivaření k chladiči.
Vrstva musí absorbovat napětí vyplývající z nesouladu koeficientů tepelné roztažnosti (CTE) formy, substrátu a integrovaného chladiče během teplotních cyklů. Obrázek aab je mikrostruktura metalizačního povrchu, obrázek c je průřez mezi křemíkovou matricí a metalizační vrstvou, porézní struktura může uvolňovat tepelné napětí během teplotních cyklů.
Z poptávky a přání chladiče přímého svařování CPU je vidět, že tato technologie dosáhla ve společnosti do určité míry konsensu a stala se naléhavým problémem, který je třeba vyřešit.
