Како решити термички проблем паковања чипова
Напредни чипови за паковање не само да задовољавају потребе рачунарства високих перформанси, вештачке интелигенције, раста густине снаге итд., већ и компликују проблеме расипање топлоте код напредног паковања. Зато што врућа тачка на чипу може утицати на дистрибуцију топлоте суседних чипова. Брзина интерконекције између чипова је такође спорија у модулима него у СоЦ-у.
Инжењери траже ефикасне начине да одводе топлоту из сложених модула. Постављање више чипова један поред другог у истом пакету може да ублажи проблеме са топлотом, али како компанија даље улази у слагање чипова и гушће паковање како би побољшала перформансе и смањила снагу, они се боре са низом нових проблема везаних за топлоту.
Тренутно популарна преклопна БГА површина за паковање са ЦПУ-ом и ХБМ-ом је приближно 2500 квадратних милиметара. Видимо да велики чип може постати четири или пет малих чипова. Дакле, неопходно је имати више И/О да би ови чипови међусобно комуницирали. Тако да можете дистрибуирати топлоту. У ствари, неки уређаји су толико сложени да је тешко лако заменити компоненте како би се ови уређаји прилагодили специфичним теренским апликацијама. Због тога се многи напредни производи за паковање користе за компоненте са веома великим количинама или еластичном ценом, као што су серверски чипови.
Током процеса пројектовања, дизајнери кола могу имати концепт нивоа снаге различитих чипова смештених у модул, али можда не знају да ли су ови нивои снаге унутар опсега поузданости. Због тога инжењери траже нове методе за спровођење термичке анализе поузданости паковања пре производње модула за паковање. Кроз термичку симулацију, можемо разумети како се топлота спроводи кроз силицијумске чипове, штампане плоче, лепкове, ТИМ-ове или поклопце за паковање, док користимо стандардне методе као што су температурна разлика и функција снаге за праћење вредности температуре и отпора.
Термичка симулација је најекономичнији метод за истраживање избора и усклађивања материјала. Симулацијом чипова у њиховом радном стању обично откривамо једну или више жаришта, тако да можемо додати бакар у подлогу испод жаришта да бисмо олакшали расипање топлоте; Или промените материјал за паковање и додајте хладњак.
У паковању, преко 90% топлоте се расипа од врха чипа до хладњака кроз паковање, обично вертикално пераје на бази елоксираног алуминијум оксида. Термички интерфејс материјал (ТИМ) са високом топлотном проводљивошћу постављен је између чипа и паковања како би помогао у преносу топлоте. Следећа генерација ТИМ-а за ЦПУ укључује легуре металног лима (као што су индијум и калај), као и сребрни синтеровани калај, са проводљивошћу од 60В/мК и 50В/мК, респективно.
Почетни концепт напредног паковања је да ће функционисати као ЛЕГО грађевински блокови - чипови развијени у различитим процесним чворовима могу се саставити заједно, а термички проблеми ће бити ублажени. Али ово има своју цену. Из перспективе перформанси и снаге, раздаљина на којој сигнал треба да се шири је кључна, а коло увек остаје отворено или треба да буде делимично отворено, што може утицати на термичке перформансе. Подела чипова на више делова ради повећања производње и флексибилности није тако једноставно као што се чини. Свака интерконекција у паковању мора бити оптимизована, а вруће тачке више нису ограничене на један чип.
Рани алати за моделирање могли би се користити за искључивање различитих комбинација чипова, пружајући велику покретачку снагу за дизајнере сложених модула. У овој ери континуираног повећања густине снаге, термална симулација и увођење нових ТИМ-а ће и даље бити од суштинског значаја.
