Chip Cooling Technology

Vid utvecklingen av halvledarutrustning kommer innovation av utrustning och förbättring av teknik alltid att möta olika svårigheter och problem. Ett litet antal transistorer kanske inte har någon större inverkan på tillförlitligheten, men värmen som genereras av miljarder transistorer kommer att påverka tillförlitligheten. Högt utnyttjande kommer att öka värmeavledningen, men värmedensiteten kommer att påverka alla avancerade nodchips och paket, som används i smarta telefoner, serverchips, ar/vr och många andra högpresterande enheter. För alla dessa är DRAM-layout och prestanda nu de primära designövervägandena.

Förutom DRAM har termisk hantering blivit avgörande för fler och fler chips. Det är en av allt fler sammanhängande faktorer som måste beaktas i hela utvecklingsprocessen. Förpackningsindustrin letar också efter sätt att lösa problemet med värmeavledning. Att välja den bästa förpackningsmetoden och integrera chips i den är mycket viktigt för prestanda. Komponenter, kisel, TSV, kopparpelare etc. har alla olika termisk expansionskoefficient (TCE), vilket kommer att påverka monteringsutbytet och långsiktig tillförlitlighet.

Valet av TIM:

I chippaketet avges mer än 90 procent av värmen från toppen av chipet till radiatorn genom paketet, som vanligtvis är ett anodiserat aluminiumsubstrat med vertikala fenor. Ett termiskt gränssnittsmaterial (TIM) med hög värmeledningsförmåga placeras mellan chipet och paketet för att hjälpa till att överföra värme. Nästa generations Tim för CPU inkluderar plåtlegering (som indium och tenn) och silversintrat tenn, med ledningseffekt på 60w/mk respektive 50w/mk.

Micro Chip kylkanal:

Nu har schweiziska forskare äntligen hittat ett bättre sätt att uppfinna ett chip som inte behöver extern kylning. Mikrotubulierna som är integrerade i halvledaren kommer att föra kylvätskan direkt runt transistorn, vilket inte bara avsevärt förbättrar chipets värmeavledningseffekt, utan också sparar energi och gör framtida elektroniska produkter mer miljövänliga. Tillverkningen av denna integrerade kylning är billigare än den tidigare processen.

Den ursprungliga idén bakom avancerad förpackning är att den kan fungera som legoklossar – små chips som utvecklats vid olika processnoder kan sättas ihop och kan minska termiska problem. Men ur ett perspektiv av prestanda och effekt är avståndet som signalen behöver överföras mycket viktigt, och kretsen som alltid är öppen eller måste hållas delvis mörk kommer att påverka de termiska egenskaperna. Det är inte så enkelt som det verkar vara att dela upp formen i flera delar bara för att förbättra produktionen och flexibiliteten. Varje sammankoppling i paketet måste optimeras, och hotspot är inte längre begränsad till ett enda chip.

På det hela taget, när det gäller utvecklingstrenden, förbättrar DRAM-chips lagringstätheten genom att miniatyrisera tillverkningsprocessen för lagringschipteknologin. För lagringsprodukterna kommer de att utvecklas i riktning mot hög hastighet och stor kapacitet i framtiden, och produktens prestanda kommer att fortsätta att förbättras; För applikationsområdet lagringsprodukter är PC, 5g-mobiltelefon, bärbar enhet och säkerhet de viktigaste utvecklingstrenderna inom de traditionella applikationsområdena, och datacenter, smarta hem och smarta bilar är de viktigaste utvecklingstrenderna inom de framväxande applikationsområdena. Därför kommer förpackningsindustrin att fortsätta att främja forskning och utveckling av chipkylningsteknik.