Bagaimana untuk menyelesaikan masalah haba pembungkusan cip

Cip pembungkusan lanjutan bukan sahaja memenuhi keperluan pengkomputeran berprestasi tinggi, kecerdasan buatan, pertumbuhan ketumpatan kuasa, dsb., tetapi juga merumitkan isu pelesapan haba pembungkusan lanjutan. Kerana titik panas pada cip boleh menjejaskan taburan haba cip bersebelahan. Kelajuan sambungan antara cip juga lebih perlahan dalam modul berbanding dalam SoC.

Jurutera sedang mencari cara yang berkesan untuk menghilangkan haba daripada modul kompleks. Meletakkan berbilang cip bersebelahan dalam pakej yang sama boleh mengurangkan isu terma, tetapi apabila syarikat itu menyelidiki lebih lanjut mengenai susunan cip dan pembungkusan yang lebih padat untuk meningkatkan prestasi dan mengurangkan kuasa, mereka sedang menghadapi beberapa siri isu baharu yang berkaitan dengan haba.

Kawasan pembungkusan BGA flip yang popular semasa dengan CPU dan HBM adalah kira-kira 2500 milimeter persegi. Kami melihat bahawa cip besar boleh menjadi empat atau lima cip kecil. Oleh itu, adalah perlu untuk mempunyai lebih banyak I/O agar cip ini berkomunikasi antara satu sama lain. Jadi anda boleh mengedarkan haba. Malah, sesetengah peranti adalah sangat kompleks sehingga sukar untuk menggantikan komponen dengan mudah untuk menyesuaikan peranti ini untuk aplikasi medan tertentu. Inilah sebabnya mengapa banyak produk pembungkusan canggih digunakan untuk komponen dengan kuantiti yang sangat besar atau keanjalan harga, seperti cip pelayan.

Semasa proses reka bentuk, pereka litar mungkin mempunyai konsep tahap kuasa pelbagai cip yang diletakkan dalam modul, tetapi mungkin tidak tahu sama ada tahap kuasa ini berada dalam julat kebolehpercayaan. Oleh itu, jurutera sedang mencari kaedah baharu untuk menjalankan analisis terma kebolehpercayaan pembungkusan sebelum mengeluarkan modul pembungkusan. Melalui simulasi terma, kita boleh memahami cara haba dijalankan melalui cip silikon, papan litar, pelekat, TIM atau penutup pembungkusan, sambil menggunakan kaedah standard seperti perbezaan suhu dan fungsi kuasa untuk menjejaki nilai suhu dan rintangan.

Simulasi terma adalah kaedah yang paling menjimatkan untuk meneroka pemilihan dan pemadanan bahan. Dengan mensimulasikan cip dalam keadaan kerjanya, kami biasanya menemui satu atau lebih titik panas, jadi kami boleh menambah kuprum pada substrat di bawah titik panas untuk memudahkan pelesapan haba; Atau tukar bahan pembungkusan dan tambah sink haba.

Dalam pembungkusan, lebih 90% daripada haba dilesapkan dari bahagian atas cip ke sink haba melalui pembungkusan, biasanya sirip menegak berdasarkan aluminium oksida anodized. Bahan antara muka terma (TIM) dengan kekonduksian terma yang tinggi diletakkan di antara cip dan bungkusan untuk membantu memindahkan haba. TIM generasi seterusnya untuk CPU termasuk aloi kepingan logam (seperti indium dan timah), serta timah tersinter perak, dengan kekonduksian masing-masing 60W/mK dan 50W/mK.

Konsep awal pembungkusan lanjutan ialah ia akan berfungsi seperti blok binaan LEGO - cip yang dibangunkan pada nod proses yang berbeza boleh dipasang bersama, dan isu terma akan dikurangkan. Tetapi ini memerlukan kos. Dari perspektif prestasi dan kuasa, jarak yang diperlukan isyarat untuk disebarkan adalah penting, dan litar sentiasa terbuka atau perlu dibuka separa, yang boleh menjejaskan prestasi terma. Membahagikan cip kepada beberapa bahagian untuk meningkatkan pengeluaran dan fleksibiliti tidak semudah yang disangka. Setiap sambungan dalam pembungkusan mesti dioptimumkan, dan tempat liputan tidak lagi terhad kepada satu cip.
Alat pemodelan awal boleh digunakan untuk mengecualikan kombinasi cip yang berbeza, memberikan daya penggerak yang hebat untuk pereka modul kompleks. Dalam era ketumpatan kuasa yang terus meningkat ini, simulasi terma dan pengenalan TIM baharu akan tetap penting.