Θερμική πρόκληση του τσιπ

Η ισχύς που καταναλώνεται από τους ημιαγωγούς παράγει θερμότητα, η οποία πρέπει να αφαιρεθεί από τον εξοπλισμό, αλλά το πώς να επιτευχθεί αποτελεσματικά αυτό είναι ένα όλο και πιο δύσκολο έργο. Καθώς η πυκνότητα των τρανζίστορ αυξάνεται, αυτό γίνεται πιο δύσκολο.

Τα ίδια τα υλικά και ο σχεδιασμός έχουν τη δυνατότητα βελτίωσης, καθώς μπορούν να μεταφέρουν περισσότερη θερμότητα μέσω της αγωγής του εξοπλισμού απαγωγής θερμότητας. Η πρόκληση είναι ότι εκτός εάν χρησιμοποιούμε μεγάλους διακομιστές, ο θερμικός χώρος γύρω από αυτές τις συσκευές είναι πολύ μικρός. Πρέπει να εξετάσετε τη βελτίωση των υλικών, την έξυπνη χρήση του θερμικού χώρου γύρω από τα τσιπ, τις συσκευασίες ή τα PCB. Αυτό που πραγματικά θέλετε να κάνετε είναι να βελτιώσετε την αγωγιμότητα και τον ρυθμό μεταφοράς θερμότητας.

Η θερμότητα μπορεί να διαφύγει από το επάνω μέρος της συσκευασίας και στη συνέχεια να εισέλθει στην ψύκτρα ή να εξαχθεί μέσω του κάτω μέρους και του συνδεδεμένου PCB. Όταν ο χώρος είναι περιορισμένος, τα πράγματα γίνονται ακόμα πιο δύσκολα. Ανάλογα με το συγκεκριμένο σχέδιο, αυτός ο στόχος μπορεί να επιτευχθεί με διαφορετικούς τρόπους. Για παράδειγμα, στα smartphone, η χρήση πολύ αγώγιμων μεμβρανών όπως φιλμ γραφίτη ή γραφενίου είναι πολύ συνηθισμένη λόγω του μικρότερου όγκου συστήματος και της αποτελεσματικής απαγωγής θερμότητας. Στον τομέα των υποδομών, η χρήση ενεργών και παθητικών τρισδιάστατων πλακών εμποτισμού μπορεί να επιτύχει λειτουργία σε εύρος εκατοντάδων watt.

Σε ένα μόνο τσιπ, εκτελούμε επαλήθευση χρονισμού και ισχύος σε επίπεδο netlist. Στο πλαίσιο του 3D-IC, αυτό μπορεί να γίνει μη πρακτικό, επομένως χαρακτηριστικά αντίστασης των τσιπ μέσω θερμικών μοντέλων, προκειμένου να κατανοήσουμε κάθε γεωμετρική λεπτομέρεια που υπάρχει στο τσιπ. Τελικά, συνδυάζει σχεδιασμό και συσκευασία, και ορισμένα μοντέλα τσιπ παράγονται με αυτόν τον τρόπο.

Πολλά τσιπ αντιμετωπίζουν θερμικά εμπόδια και η επίλυση αυτού του προβλήματος δεν είναι εύκολη. Μπορούμε να σχεδιάσουμε και να κατασκευάσουμε απίστευτα τσιπς, αλλά θα λιώσουν. Αυτό δεν είναι περιορισμός κατασκευής, ούτε περιορισμός σχεδιασμού. Αυτός είναι ένας φυσικός περιορισμός και δεν μπορούμε να εκπέμψουμε περισσότερη θερμότητα. Αν και μοναδικές λύσεις μπορούν να χρησιμοποιηθούν σε ορισμένες εφαρμογές, οι περισσότερες αγορές πρέπει να βρουν τρόπους να κάνουν περισσότερα με λιγότερους πόρους, πράγμα που σημαίνει περισσότερη λειτουργικότητα ανά watt. Το κόστος που σχετίζεται με αυτό είναι πολύ μεγαλύτερο από προηγούμενες λύσεις.