Tepelná výzva čipu

Energie spotřebovaná polovodiči generuje teplo, které musí být ze zařízení odstraněno, ale jak toho efektivně dosáhnout, je stále náročnější úkol. S rostoucí hustotou tranzistorů je to obtížnější.

Materiály a design samy o sobě mají potenciál pro zlepšení, protože mohou odvádět více tepla pomocí vedení zařízení pro odvod tepla. Výzvou je, že pokud nepoužíváme velké servery, tepelný prostor kolem těchto zařízení je velmi malý. Musíte zvážit vylepšení materiálu, inteligentní využití tepelného prostoru kolem čipů, obalů nebo desek plošných spojů. Co opravdu chcete udělat, je zlepšit vodivost a rychlost přenosu tepla.

Teplo může unikat horní částí obalu a poté vstupovat do chladiče nebo být exportováno přes spodní část a připojenou desku plošných spojů. Když je prostor omezený, věci jsou ještě obtížnější. V závislosti na konkrétním provedení lze tohoto cíle dosáhnout různými způsoby. Například u smartphonů je použití vysoce vodivých fólií, jako jsou grafitové nebo grafenové fólie, velmi běžné kvůli nejmenšímu objemu systému a efektivnímu odvodu tepla. V oblasti infrastruktury lze pomocí aktivních a pasivních 3D namáčecích desek dosáhnout provozu v rozsahu stovek wattů.

Na jednom čipu provádíme ověření časování a výkonu na úrovni netlist. V kontextu 3D-IC se to může stát nepraktickým, takže odporové charakteristiky čipů prostřednictvím tepelných modelů, aby bylo možné pochopit každý geometrický detail přítomný v čipu. V konečném důsledku kombinuje design a balení a některé modely čipů jsou generovány tímto způsobem.

Mnoho čipů čelí tepelným bariérám a řešení tohoto problému není snadné. Můžeme navrhnout a vyrobit neuvěřitelné čipy, ale roztaví se. Nejedná se o omezení výroby ani omezení designu. To je fyzické omezení a nemůžeme vydávat více tepla. Ačkoli lze v určitých aplikacích použít jedinečná řešení, většina trhů musí najít způsoby, jak toho udělat více s menším počtem zdrojů, což znamená více funkcí na watt. Náklady s tím spojené jsou mnohem vyšší než u předchozích řešení.