Thử thách nhiệt của chip
Năng lượng tiêu thụ bởi chất bán dẫn tạo ra nhiệt, nhiệt này phải được loại bỏ khỏi thiết bị, nhưng làm thế nào để đạt được điều này một cách hiệu quả là một nhiệm vụ ngày càng khó khăn. Khi mật độ bóng bán dẫn tăng lên, việc này trở nên khó khăn hơn.
Bản thân vật liệu và thiết kế có tiềm năng cải tiến vì chúng có thể mang nhiều nhiệt đi hơn thông qua sự dẫn truyền của thiết bị tản nhiệt. Thách thức là trừ khi chúng ta sử dụng các máy chủ lớn, không gian nhiệt xung quanh các thiết bị này rất nhỏ. Bạn phải xem xét cải tiến vật liệu, sử dụng thông minh không gian nhiệt xung quanh chip, bao bì hoặc PCB. Điều bạn thực sự muốn làm là cải thiện độ dẫn điện và tốc độ truyền nhiệt.
Nhiệt có thể thoát qua mặt trên của gói rồi đi vào bộ tản nhiệt hoặc thoát ra qua mặt dưới và PCB được kết nối của nó. Khi không gian bị hạn chế, mọi thứ càng trở nên khó khăn hơn. Tùy thuộc vào thiết kế cụ thể, mục tiêu này có thể đạt được theo những cách khác nhau. Ví dụ, trong điện thoại thông minh, việc sử dụng các loại màng dẫn điện cao như màng than chì hoặc graphene là rất phổ biến do khối lượng hệ thống nhỏ nhất và khả năng tản nhiệt hiệu quả. Trong lĩnh vực cơ sở hạ tầng, việc sử dụng tấm ngâm 3D chủ động và thụ động có thể đạt được hoạt động trong phạm vi hàng trăm watt.
Trên một con chip, chúng tôi thực hiện xác minh thời gian và nguồn điện ở cấp độ netlist. Trong bối cảnh của 3D-IC, điều này có thể trở nên không thực tế, do đó, đặc tính điện trở của chip thông qua các mô hình nhiệt, nhằm hiểu được mọi chi tiết hình học có trong chip. Cuối cùng, nó kết hợp thiết kế và đóng gói, và một số mẫu chip được tạo ra theo cách này.
Nhiều con chip phải đối mặt với rào cản nhiệt và việc giải quyết vấn đề này không hề dễ dàng. Chúng ta có thể thiết kế và sản xuất những con chip đáng kinh ngạc, nhưng chúng sẽ tan chảy. Đây không phải là hạn chế về sản xuất cũng không phải là hạn chế về thiết kế. Đây là một hạn chế về mặt vật lý và chúng ta không thể thải thêm nhiệt. Mặc dù các giải pháp độc đáo có thể được sử dụng trong một số ứng dụng nhất định, nhưng hầu hết các thị trường đều phải tìm cách làm được nhiều hơn với ít tài nguyên hơn, nghĩa là có nhiều chức năng hơn trên mỗi watt. Chi phí liên quan đến việc này lớn hơn nhiều so với các giải pháp trước đây.
