เทคโนโลยีระบายความร้อนชิป

ในการพัฒนาอุปกรณ์เซมิคอนดักเตอร์ นวัตกรรมของอุปกรณ์และการปรับปรุงเทคโนโลยีมักจะเผชิญกับความยากลำบากและปัญหาที่แตกต่างกัน ทรานซิสเตอร์จำนวนน้อยอาจไม่ส่งผลกระทบต่อความน่าเชื่อถือมากนัก แต่ความร้อนที่เกิดจากทรานซิสเตอร์หลายพันล้านตัวจะส่งผลต่อความน่าเชื่อถือ การใช้งานสูงจะเพิ่มการกระจายความร้อน แต่ความหนาแน่นของความร้อนจะส่งผลต่อชิปและแพ็คเกจโหนดขั้นสูงทุกตัว ซึ่งใช้ในสมาร์ทโฟน ชิปเซิร์ฟเวอร์ ar/vr และอุปกรณ์ประสิทธิภาพสูงอื่นๆ อีกมากมาย สำหรับสิ่งเหล่านี้ เค้าโครงและประสิทธิภาพของ DRAM เป็นปัจจัยหลักในการออกแบบ

นอกจาก DRAM แล้ว การจัดการระบายความร้อนยังกลายเป็นเรื่องสำคัญสำหรับชิปจำนวนมากขึ้นเรื่อยๆ เป็นหนึ่งในปัจจัยที่เกี่ยวข้องกันมากขึ้นที่ต้องพิจารณาในกระบวนการพัฒนาทั้งหมด อุตสาหกรรมบรรจุภัณฑ์ยังมองหาวิธีแก้ปัญหาการกระจายความร้อน การเลือกวิธีการบรรจุหีบห่อที่ดีที่สุดและการรวมชิปเข้าด้วยกันเป็นสิ่งสำคัญมากสำหรับประสิทธิภาพ ส่วนประกอบ ซิลิคอน TSV เสาทองแดง ฯลฯ ล้วนมีค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวทางความร้อน (TCE) ที่แตกต่างกัน ซึ่งจะส่งผลต่อผลผลิตการประกอบและความน่าเชื่อถือในระยะยาว

ทางเลือกของ TIM:

ในแพ็คเกจชิป ความร้อนมากกว่า 90 เปอร์เซ็นต์ถูกปล่อยออกมาจากด้านบนของชิปไปยังหม้อน้ำผ่านแพ็คเกจ ซึ่งโดยปกติจะเป็นพื้นผิวอะลูมิเนียมชุบผิวที่มีครีบแนวตั้ง วัสดุเชื่อมต่อในการระบายความร้อน (TIM) ที่มีค่าการนำความร้อนสูงอยู่ระหว่างชิปและบรรจุภัณฑ์เพื่อช่วยถ่ายเทความร้อน Tim รุ่นต่อไปสำหรับ CPU ประกอบด้วยโลหะผสมแผ่น (เช่น อินเดียมและดีบุก) และดีบุกเผาเงิน โดยมีกำลังการนำไฟฟ้า 60w/mk และ 50w/mk ตามลำดับ

ช่องระบายความร้อนไมโครชิป:

ในที่สุด นักวิจัยชาวสวิสก็ได้ค้นพบวิธีที่ดีกว่าในการประดิษฐ์ชิปที่ไม่ต้องการการระบายความร้อนจากภายนอก ไมโครทูบูลที่รวมอยู่ในเซมิคอนดักเตอร์จะนำของเหลวระบายความร้อนไปรอบๆ ทรานซิสเตอร์โดยตรง ซึ่งไม่เพียงแต่ช่วยปรับปรุงเอฟเฟกต์การกระจายความร้อนของชิปได้อย่างมาก แต่ยังช่วยประหยัดพลังงานและทำให้ผลิตภัณฑ์อิเล็กทรอนิกส์ในอนาคตเป็นมิตรกับสิ่งแวดล้อมมากขึ้น การผลิตระบบทำความเย็นแบบรวมนี้มีราคาถูกกว่ากระบวนการก่อนหน้า

แนวคิดเดิมที่อยู่เบื้องหลังบรรจุภัณฑ์ขั้นสูงคือสามารถทำงานได้เหมือนตัวต่อเลโก้ ชิปขนาดเล็กที่พัฒนาในโหนดกระบวนการต่างๆ สามารถประกอบเข้าด้วยกันและสามารถลดปัญหาความร้อนได้ อย่างไรก็ตาม จากมุมมองของประสิทธิภาพและกำลังไฟ ระยะทางที่ต้องส่งสัญญาณมีความสำคัญมาก และวงจรที่เปิดอยู่เสมอหรือต้องอยู่ในที่มืดบางส่วนจะส่งผลต่อลักษณะความร้อน ไม่ง่ายอย่างที่คิดที่จะแบ่งแม่พิมพ์ออกเป็นหลายส่วนเพื่อปรับปรุงผลผลิตและความยืดหยุ่น ทุกการเชื่อมต่อในแพ็คเกจต้องได้รับการปรับให้เหมาะสม และฮอตสปอตไม่ได้ถูกจำกัดไว้ที่ชิปตัวเดียวอีกต่อไป

โดยรวมแล้ว ในแง่ของแนวโน้มการพัฒนา ชิป DRAM ปรับปรุงความหนาแน่นของสตอเรจโดยการลดขนาดกระบวนการผลิตสำหรับเทคโนโลยีชิปสตอเรจ สำหรับผลิตภัณฑ์จัดเก็บข้อมูล พวกเขาจะพัฒนาในทิศทางของความเร็วสูงและความจุขนาดใหญ่ในอนาคต และประสิทธิภาพของผลิตภัณฑ์จะปรับปรุงต่อไป สำหรับสาขาแอปพลิเคชันของผลิตภัณฑ์จัดเก็บข้อมูล พีซี โทรศัพท์มือถือ 5g อุปกรณ์สวมใส่ และความปลอดภัยเป็นแนวโน้มการพัฒนาหลักในสาขาแอปพลิเคชันดั้งเดิม และศูนย์ข้อมูล บ้านอัจฉริยะ และรถยนต์อัจฉริยะเป็นแนวโน้มการพัฒนาหลักในสาขาแอปพลิเคชันที่เกิดขึ้นใหม่ ดังนั้น อุตสาหกรรมบรรจุภัณฑ์จะยังคงส่งเสริมการวิจัยและพัฒนาเทคโนโลยีการระบายความร้อนของชิปต่อไป