Wyzwanie termiczne chipa
Energia pobierana przez półprzewodniki generuje ciepło, które należy usunąć ze sprzętu, ale skuteczne osiągnięcie tego jest coraz większym wyzwaniem. Wraz ze wzrostem gęstości tranzystorów staje się to trudniejsze.
Materiały i konstrukcja same w sobie mają potencjał ulepszenia, ponieważ mogą odprowadzać więcej ciepła poprzez przewodzenie urządzeń rozpraszających ciepło. Wyzwanie polega na tym, że jeśli nie korzystamy z dużych serwerów, przestrzeń termiczna wokół tych urządzeń jest bardzo mała. Należy wziąć pod uwagę ulepszenie materiałów, inteligentne wykorzystanie przestrzeni termicznej wokół chipów, opakowań lub płytek PCB. Tak naprawdę chcesz poprawić przewodność i szybkość wymiany ciepła.
Ciepło może uciec przez górę obudowy, a następnie przedostać się do radiatora lub zostać wyprowadzone przez spód i podłączoną do niego płytkę drukowaną. Kiedy przestrzeń jest ograniczona, sprawy stają się jeszcze trudniejsze. W zależności od konkretnego projektu cel ten można osiągnąć na różne sposoby. Przykładowo w smartfonach bardzo powszechne jest stosowanie folii wysokoprzewodzących, takich jak folie grafitowe czy grafenowe, ze względu na najmniejszą objętość układu i efektywne odprowadzanie ciepła. W infrastrukturze zastosowanie aktywnych i pasywnych płyt pochłaniających 3D pozwala uzyskać działanie w zakresie setek watów.
Na jednym chipie przeprowadzamy weryfikację taktowania i mocy na poziomie listy sieci. W kontekście 3D-IC może to stać się niepraktyczne, więc charakterystyka rezystancji chipów poprzez modele termiczne, aby zrozumieć każdy szczegół geometryczny obecny w chipie. Docelowo łączy w sobie design i opakowanie i w ten sposób powstają niektóre modele chipów.
Wiele chipów napotyka bariery termiczne, a rozwiązanie tego problemu nie jest łatwe. Możemy projektować i produkować niesamowite chipy, ale one się stopią. Nie jest to ograniczenie produkcyjne ani ograniczenie konstrukcyjne. Jest to ograniczenie fizyczne i nie możemy emitować więcej ciepła. Chociaż w niektórych zastosowaniach można zastosować unikalne rozwiązania, większość rynków musi znaleźć sposoby, aby osiągnąć więcej przy mniejszych zasobach, co oznacza większą funkcjonalność na wat. Koszt z tym związany jest znacznie większy niż w przypadku poprzednich rozwiązań.
