Chip qadoqlashning termal muammosini qanday hal qilish mumkin
Murakkab qadoqlash chiplari nafaqat yuqori samarali hisoblash, sun'iy intellekt, quvvat zichligi o'sishi va boshqalar ehtiyojlarini qondiradi, balki ilg'or qadoqlashning issiqlik tarqalishi muammolarini ham murakkablashtiradi. Chunki chipdagi issiq nuqta qo'shni chiplarning issiqlik taqsimotiga ta'sir qilishi mumkin. Modullarda chiplar orasidagi ulanish tezligi SoC ga qaraganda sekinroq.
Muhandislar murakkab modullardan issiqlikni yo'qotishning samarali usullarini izlamoqda. Bitta paketga bir nechta chiplarni yonma-yon joylashtirish issiqlik bilan bog'liq muammolarni engillashtirishi mumkin, ammo kompaniya ish faoliyatini yaxshilash va quvvatni kamaytirish uchun chiplarni yig'ish va zichroq qadoqlash masalalarini o'rganar ekan, ular issiqlik bilan bog'liq bir qator yangi muammolar bilan kurashmoqda.
CPU va HBM bilan hozirgi mashhur flip BGA qadoqlash maydoni taxminan 2500 kvadrat millimetrni tashkil qiladi. Biz katta chipning to'rt yoki beshta kichik chipga aylanishi mumkinligini ko'ramiz. Shunday qilib, bu chiplar bir-biri bilan aloqa o'rnatishi uchun ko'proq I/U bo'lishi kerak. Shunday qilib, siz issiqlikni taqsimlashingiz mumkin. Darhaqiqat, ba'zi qurilmalar shu qadar murakkabki, bu qurilmalarni muayyan dala ilovalari uchun sozlash uchun komponentlarni osongina almashtirish qiyin. Shuning uchun ko'plab ilg'or qadoqlash mahsulotlari juda katta miqdorda yoki narx egiluvchanligi bo'lgan komponentlar uchun ishlatiladi, masalan, server chiplari.
Dizayn jarayonida elektron dizaynerlar modulga joylashtirilgan turli chiplarning quvvat darajalari haqida tushunchaga ega bo'lishlari mumkin, ammo bu quvvat darajalari ishonchlilik oralig'ida yoki yo'qligini bilmasligi mumkin. Shu sababli, muhandislar qadoqlash modullarini ishlab chiqarishdan oldin qadoqlash ishonchliligini termal tahlil qilishning yangi usullarini qidirmoqdalar. Issiqlik simulyatsiyasi orqali biz harorat va qarshilik qiymatlarini kuzatish uchun harorat farqi va quvvat funktsiyasi kabi standart usullardan foydalangan holda silikon chiplar, elektron platalar, yopishtiruvchi moddalar, TIMlar yoki qadoqlash qopqoqlari orqali issiqlik qanday o'tkazilishini tushunishimiz mumkin.
Issiqlik simulyatsiyasi materiallarni tanlash va moslashtirishni o'rganishning eng iqtisodiy usuli hisoblanadi. Chiplarni ish holatida simulyatsiya qilish orqali biz odatda bir yoki bir nechta faol nuqtalarni topamiz, shuning uchun issiqlik tarqalishini osonlashtirish uchun issiq nuqtalar ostidagi substratga mis qo'shishimiz mumkin; Yoki qadoqlash materialini o'zgartiring va issiqlik qabul qiluvchi qo'shing.
Qadoqlashda issiqlikning 90% dan ortig'i chipning yuqori qismidan qadoqlash orqali issiqlik qabul qiluvchiga tarqaladi, odatda anodlangan alyuminiy oksidiga asoslangan vertikal fin. Issiqlikni uzatishga yordam berish uchun chip va paket orasiga yuqori issiqlik o'tkazuvchanligiga ega bo'lgan termal interfeys materiali (TIM) joylashtiriladi. Protsessorlar uchun keyingi avlod TIM o'tkazuvchanligi mos ravishda 60 Vt/mK va 50 Vt/mK bo'lgan metall qatlamli qotishmalarni (indiy va qalay kabi), shuningdek kumush sinterlangan qalayni o'z ichiga oladi.
Ilg'or qadoqlashning dastlabki kontseptsiyasi shundan iboratki, u LEGO qurilish bloklari kabi ishlaydi - turli texnologik tugunlarda ishlab chiqilgan chiplar birga yig'ilishi mumkin va issiqlik bilan bog'liq muammolar engillashadi. Lekin bu qimmatga tushadi. Ishlash va quvvat nuqtai nazaridan, signalning tarqalishi kerak bo'lgan masofa juda muhim va kontaktlarning zanglashiga olib kelishi har doim ochiq qoladi yoki qisman ochiq bo'lishi kerak, bu termal ishlashga ta'sir qilishi mumkin. Ishlab chiqarish va moslashuvchanlikni oshirish uchun chiplarni bir nechta qismlarga bo'lish ko'rinadigan darajada oddiy emas. Paketdagi har bir o'zaro ulanish optimallashtirilgan bo'lishi kerak va ulanish nuqtalari endi bitta chip bilan cheklanmaydi.
Dastlabki modellash vositalaridan murakkab modullar dizaynerlari uchun katta harakatlantiruvchi kuchni ta'minlovchi turli xil chiplar kombinatsiyalarini istisno qilish uchun foydalanish mumkin edi. Quvvat zichligi doimiy ravishda oshib borayotgan ushbu davrda termal simulyatsiya va yangi TIMlarni joriy etish hali ham muhim bo'lib qoladi.
