Mikroshēmas termiskais izaicinājums
Pusvadītāju patērētā jauda rada siltumu, kas ir jānoņem no iekārtām, bet kā to efektīvi panākt, kļūst arvien grūtāks uzdevums. Palielinoties tranzistoru blīvumam, tas kļūst grūtāk.
Pašiem materiāliem un dizainam ir uzlabojumu potenciāls, jo tie var novadīt vairāk siltuma, izmantojot siltuma izkliedes iekārtas. Izaicinājums ir tāds, ka, ja vien neizmantojam lielus serverus, termiskā telpa ap šīm ierīcēm ir ļoti maza. Jums jāapsver materiālu uzlabošana, saprātīga termiskās telpas izmantošana ap mikroshēmām, iepakojumu vai PCB. Tas, ko jūs patiešām vēlaties darīt, ir uzlabot vadītspēju un siltuma pārneses ātrumu.
Siltums var izplūst caur iepakojuma augšdaļu un pēc tam nonākt siltuma izlietnē vai tikt eksportēts caur apakšu un tai pievienoto PCB. Ja telpa ir ierobežota, lietas kļūst vēl grūtākas. Atkarībā no konkrētā dizaina šo mērķi var sasniegt dažādos veidos. Piemēram, viedtālruņos ļoti bieži tiek izmantotas augstas vadītspējas plēves, piemēram, grafīta vai grafēna plēves, jo sistēmas tilpums ir mazākais un efektīva siltuma izkliede. Infrastruktūras jomā, izmantojot aktīvās un pasīvās 3D mērcēšanas plāksnes, var nodrošināt darbību simtiem vatu diapazonā.
Vienā mikroshēmā mēs veicam laika un jaudas pārbaudi tīkla saraksta līmenī. 3D-IC kontekstā tas var kļūt nepraktiski, tāpēc mikroshēmu pretestības raksturlielumi, izmantojot termiskos modeļus, lai izprastu katru mikroshēmā esošo ģeometrisko detaļu. Galu galā tas apvieno dizainu un iepakojumu, un daži mikroshēmu modeļi tiek ģenerēti šādā veidā.
Daudzas mikroshēmas saskaras ar termiskām barjerām, un šīs problēmas risināšana nav vienkārša. Mēs varam izstrādāt un ražot neticamas skaidas, taču tās izkusīs. Tas nav ne ražošanas, ne dizaina ierobežojums. Tas ir fizisks ierobežojums, un mēs nevaram izdalīt vairāk siltuma. Lai gan noteiktās lietojumprogrammās var izmantot unikālus risinājumus, lielākajai daļai tirgu ir jāatrod veidi, kā paveikt vairāk ar mazākiem resursiem, kas nozīmē vairāk funkcionalitātes uz vatu. Ar to saistītās izmaksas ir daudz lielākas nekā iepriekšējie risinājumi.
