Chip-Kühltechnologie
Bei der Entwicklung von Halbleitergeräten werden die Innovation von Geräten und die Verbesserung der Technologie immer mit unterschiedlichen Schwierigkeiten und Problemen konfrontiert sein. Eine kleine Anzahl von Transistoren hat möglicherweise keinen großen Einfluss auf die Zuverlässigkeit, aber die von Milliarden von Transistoren erzeugte Wärme beeinträchtigt die Zuverlässigkeit. Eine hohe Auslastung erhöht die Wärmeableitung, aber die Wärmedichte wirkt sich auf jeden fortschrittlichen Knotenchip und jedes Gehäuse aus, die in Smartphones, Serverchips, AR/VR und vielen anderen Hochleistungsgeräten verwendet werden. Für all diese sind jetzt das DRAM-Layout und die Leistung die primären Designüberlegungen.
Neben DRAM ist das Wärmemanagement für immer mehr Chips kritisch geworden. Es ist einer von immer mehr zusammenhängenden Faktoren, die im gesamten Entwicklungsprozess berücksichtigt werden müssen. Auch die Verpackungsindustrie sucht nach Möglichkeiten, das Wärmeableitungsproblem zu lösen. Die Wahl der besten Verpackungsmethode und die Integration von Chips darin ist sehr wichtig für die Leistung. Komponenten, Silizium, TSV, Kupfersäulen usw. haben alle unterschiedliche Wärmeausdehnungskoeffizienten (TCE), die sich auf die Montageausbeute und die langfristige Zuverlässigkeit auswirken.
Die Wahl von TIM:
Im Chipgehäuse werden mehr als 90 Prozent der Wärme von der Oberseite des Chips durch das Gehäuse, das normalerweise ein eloxiertes Aluminiumsubstrat mit vertikalen Rippen ist, an den Kühler abgegeben. Zwischen dem Chip und dem Gehäuse wird ein thermisches Schnittstellenmaterial (TIM) mit hoher Wärmeleitfähigkeit platziert, um die Wärmeübertragung zu unterstützen. Die nächste Generation von Tim für CPUs umfasst Blechlegierungen (wie Indium und Zinn) und silbergesintertes Zinn mit einer Leitungsleistung von 60 W/mk bzw. 50 W/mk.
Micro Chip Kühlkanal:
Jetzt haben Schweizer Forscher endlich einen besseren Weg gefunden, einen Chip zu erfinden, der keine externe Kühlung benötigt. Die im Halbleiter integrierten Mikrotubuli bringen die Kühlflüssigkeit direkt um den Transistor, was nicht nur die Wärmeableitungswirkung des Chips stark verbessert, sondern auch Energie spart und zukünftige Elektronikprodukte umweltfreundlicher macht. Die Herstellung dieser integrierten Kühlung ist kostengünstiger als das bisherige Verfahren.
Die ursprüngliche Idee hinter Advanced Packaging ist, dass es wie Legosteine funktionieren kann – kleine Chips, die an verschiedenen Prozessknoten entwickelt werden, können zusammengebaut werden und thermische Probleme reduzieren. Aus Sicht der Leistung und Leistung ist jedoch die Entfernung, über die das Signal übertragen werden muss, sehr wichtig, und der Stromkreis, der immer offen ist oder teilweise dunkel gehalten werden muss, wirkt sich auf die thermischen Eigenschaften aus. Es ist nicht so einfach, wie es scheint, die Form in mehrere Teile zu unterteilen, nur um die Leistung und Flexibilität zu verbessern. Jede Verbindung im Gehäuse muss optimiert werden, und der Hotspot ist nicht mehr auf einen einzelnen Chip beschränkt.
Insgesamt verbessern DRAM-Chips im Hinblick auf den Entwicklungstrend die Speicherdichte durch Miniaturisierung des Herstellungsprozesses für die Speicherchiptechnologie. Bei den Speicherprodukten werden sie sich in Zukunft in Richtung hoher Geschwindigkeit und großer Kapazität entwickeln und die Produktleistung wird sich weiter verbessern; Für das Anwendungsfeld Speicherprodukte sind PC, 5g-Mobiltelefon, tragbares Gerät und Sicherheit die wichtigsten Entwicklungstrends in den traditionellen Anwendungsfeldern, und Rechenzentrum, Smart Home und Smart Car sind die wichtigsten Entwicklungstrends in den aufstrebenden Anwendungsfeldern. Daher wird die Verpackungsindustrie die Forschung und Entwicklung der Chipkühltechnologie weiter vorantreiben.
