Hvernig á að leysa hitavandamál flísumbúða

Háþróaðar pökkunarflögur uppfylla ekki aðeins þarfir afkastamikillar tölvunar, gervigreindar, vaxtar aflþéttleika osfrv., heldur flækja einnig hitaleiðni háþróaðrar umbúða. Vegna þess að heitur blettur á flís getur haft áhrif á hitadreifingu aðliggjandi flögum. Samtengingarhraði milli flísa er einnig hægari í einingum en í SoC.

  

Verkfræðingar eru að leita að áhrifaríkum leiðum til að dreifa hita frá flóknum einingum. Með því að setja marga flís hlið við hlið í sama pakkanum er hægt að draga úr hitavandamálum, en eftir því sem fyrirtækið kafar frekar í flísatöflur og þéttari umbúðir til að bæta afköst og draga úr afli, berjast þeir við röð nýrra vandamála sem tengjast hita.

Núverandi vinsælt flip BGA pökkunarsvæði með CPU og HBM er um það bil 2500 fermillímetrar. Við sjáum að stór flís getur orðið að fjórum eða fimm litlum flísum. Svo það er nauðsynlegt að hafa meira I/O til þess að þessir flísar geti átt samskipti sín á milli. Svo þú getur dreift hita. Reyndar eru sum tæki svo flókin að það er erfitt að skipta um íhluti á auðveldan hátt til að sérsníða þessi tæki fyrir tiltekin notkunarsvið. Þetta er ástæðan fyrir því að margar háþróaðar umbúðir eru notaðar fyrir íhluti með mjög mikið magn eða verðmýkt, eins og netþjónaflögur.

Meðan á hönnunarferlinu stendur geta hringrásahönnuðir haft hugmynd um aflstig ýmissa flísa sem eru settir í eininguna, en vita kannski ekki hvort þessi aflstig eru innan áreiðanleikasviðsins. Þess vegna eru verkfræðingar að leita að nýjum aðferðum til að framkvæma hitagreiningu á áreiðanleika umbúða áður en þeir framleiða umbúðaeiningar. Með hitauppgerð getum við skilið hvernig hiti er fluttur í gegnum sílikonflögur, hringrásarplötur, lím, TIM eða umbúðir, á meðan við notum staðlaðar aðferðir eins og hitamun og aflvirkni til að fylgjast með hitastigi og viðnámsgildum.

Hitauppgerð er hagkvæmasta aðferðin til að kanna val og samsvörun efna. Með því að líkja eftir flögum í vinnuástandi þeirra uppgötvum við venjulega einn eða fleiri heita reiti, þannig að við getum bætt kopar við undirlagið fyrir neðan heita reitina til að auðvelda hitaleiðni; Eða skiptu um umbúðaefni og bættu við hitaskáp.

Í umbúðum er yfir 90% af hitanum dreift frá toppi flíssins í hitaskápinn í gegnum umbúðirnar, venjulega lóðréttur uggi byggður á anodized áloxíði. Hitaviðmótsefni (TIM) með mikilli hitaleiðni er sett á milli flíssins og pakkans til að hjálpa til við að flytja hita. Næsta kynslóð TIM fyrir örgjörva inniheldur málmplötublendi (eins og indíum og tin), auk silfurhertu tins, með leiðni upp á 60W/mK og 50W/mK, í sömu röð.

Upphafleg hugmynd um háþróaða umbúðir er að þær muni virka eins og LEGO byggingareiningar - hægt er að setja flísar sem þróaðar eru á mismunandi vinnsluhnúta saman og hitavandamál verða létt. En þetta kostar sitt. Frá sjónarhóli frammistöðu og krafts er fjarlægðin sem merkið þarf til að dreifa sköpum og hringrásin er alltaf opin eða þarf að vera opin að hluta, sem getur haft áhrif á hitauppstreymi. Að skipta flögum í marga hluta til að auka framleiðslu og sveigjanleika er ekki eins einfalt og það kann að virðast. Sérhver samtenging í umbúðunum verður að vera fínstillt og heitir reitir eru ekki lengur takmarkaðir við eina flís.
Snemma líkanaverkfæri gætu verið notuð til að útiloka mismunandi samsetningar af flögum, sem veita mikinn drifkraft fyrir hönnuði flókinna eininga. Á þessu tímum stöðugt vaxandi aflþéttleika mun hitauppgerð og innleiðing nýrra TIMs enn vera nauðsynleg.