Wąskie gardło wydajności procesora
Intel wspomniał na swoim forum technicznym, że ze względu na opóźnienie w uzyskaniu odpowiedniego rozwiązania problemów związanych z prądem upływu i rozpraszaniem ciepła, gdy szerokość linii osiąga skalę nanometrową, chwilowo zrezygnował z rozwoju procesorów o wyższej częstotliwości głównej i zwrócił się do rozwoju dwurdzeniowych, a nawet wielordzeniowych procesorów. Mimo to problem rozpraszania ciepła jest tylko tymczasowo łagodzony, wytwarzanie ciepła przez pojedynczy procesor będzie nadal rosło, a rozpraszanie ciepła będzie napotykać większe wyzwania.
Ryc. A to schematyczny diagram rozpraszania ciepła. Ciepło jest generowane przez matrycę procesora i jest bezpośrednio przekazywane do radiatora przez warstwę spawaną metalowej warstwy. W środku nie ma materiału o niskim przewodnictwie cieplnym, co znacznie poprawia jego przewodność cieplną. Ryc. B to mikrografia optyczna przekroju procesora. Każda warstwa jest w ścisłym kontakcie i zmniejsza opór cieplny. Rys. C i D to zdjęcia procesora przyspawanego bezpośrednio do radiatora notebooka. Rys. e przedstawia instalację spawanego procesora w notebooku w celu bezpośredniego uruchomienia aplikacji.
Ze względu na niedoskonałości topografii powierzchni, zwykle stosuje się materiał termoprzewodzący (TIM1) w celu zmniejszenia rezystancji styku między silikonową matrycą a pokrywą, aby wypełnić luki między dwiema niedoskonałymi powierzchniami. Przy dużym powiększeniu nawet wypolerowane powierzchnie wykazują chropowatość powierzchni wystarczającą do zakłócenia przepływu ciepła przez stykające się interfejsy.
Materiały na bazie polimerów są powszechnie stosowane jako TIM1 do przewodzenia ciepła przez interfejs. Polimer TIM składa się z przewodzących cząstek wypełniacza w matrycy polimerowej. Ponieważ większość matryc polimerowych ma bardzo słabą przewodność cieplną, przewodzenie ciepła odbywa się głównie poprzez bliski kontakt między cząstkami wypełniacza, dlatego łatwo zrozumieć, dlaczego 100-procentowy metal lub lut TIM ma znacznie wyższą przewodność cieplną niż TIM na bazie polimeru .
Przedstawiamy spawaną zintegrowaną konstrukcję chłodzącą łączącą radiator i matrycę procesora z monokrystalicznego krzemu, wyprodukowaną z potrzebą najpierw metalizacji procesora w niskiej temperaturze pokojowej, a następnie spawania z radiatorem.
Warstwa musi przejmować naprężenia wynikające z niedopasowania współczynników rozszerzalności cieplnej (CTE) matrycy, podłoża i zintegrowanego radiatora podczas cykli temperaturowych. Figura aib to mikrostruktura powierzchni metalizacji, figura c to przekrój między matrycą krzemową a warstwą metalizacji, porowata struktura może uwolnić odkształcenie termiczne podczas cykli temperaturowych.
Z zapotrzebowania i chęci bezpośredniego spawania radiatora procesora widać, że technologia ta osiągnęła do pewnego stopnia konsensus w społeczeństwie i stała się pilnym problemem do rozwiązania.
