Kiibi jahutamise tehnoloogia
Pooljuhtseadmete arendamisel seisavad seadmete uuendused ja tehnoloogia täiustamine alati silmitsi erinevate raskuste ja probleemidega. Väike arv transistore ei pruugi töökindlusele suurt mõju avaldada, kuid miljardite transistoride tekitatud soojus mõjutab töökindlust. Kõrge kasutamine suurendab soojuse hajumist, kuid soojustihedus mõjutab kõiki täiustatud sõlme kiipe ja pakette, mida kasutatakse nutitelefonides, serverikiipides, ar/vr-is ja paljudes teistes suure jõudlusega seadmetes. Kõigi nende puhul on DRAM-i paigutus ja jõudlus nüüd peamised disainikaalutlused.
Lisaks DRAM-ile on üha enamate kiipide puhul kriitiliseks muutunud soojusjuhtimine. See on üks üha enam omavahel seotud tegureid, mida tuleb kogu arendusprotsessis arvesse võtta. Ka pakenditööstus otsib võimalusi soojuse hajumise probleemi lahendamiseks. Parima pakkimismeetodi valimine ja kiipide integreerimine sellesse on jõudluse jaoks väga oluline. Komponentidel, ränil, TSV-l, vasest sammastel jne on kõigil erinev soojuspaisumistegur (TCE), mis mõjutab montaaži tootlikkust ja pikaajalist töökindlust.
TIM-i valik:
Kiibipaketis eraldub üle 90 protsendi soojusest kiibi ülaosast radiaatorisse läbi paketi, milleks on tavaliselt vertikaalsete ribidega anodeeritud alumiiniumalus. Kiibi ja pakendi vahele asetatakse kõrge soojusjuhtivusega termilise liidese materjal (TIM), mis aitab soojust üle kanda. Järgmise põlvkonna Tim for CPU sisaldab lehtmetallisulamit (nagu indium ja tina) ja hõbedast paagutatud tina, mille juhtivusvõimsus on vastavalt 60w/mk ja 50w/mk.
Mikrokiibi jahutuskanal:
Nüüd on Šveitsi teadlased lõpuks leidnud parema võimaluse leiutada kiip, mis ei vaja välist jahutust. Pooljuhtidesse integreeritud mikrotuubulid toovad jahutusvedeliku otse ümber transistori, mis mitte ainult ei paranda oluliselt kiibi soojuse hajumise efekti, vaid säästab ka energiat ja muudab tulevased elektroonikatooted keskkonnasõbralikumaks. Selle integreeritud jahutuse tootmine on eelmise protsessiga võrreldes odavam.
Täiustatud pakendi algidee seisneb selles, et see võib töötada nagu legoklotsid – erinevates protsessisõlmedes välja töötatud väikseid kiipe saab kokku panna ja see võib vähendada termilisi probleeme. Kuid jõudluse ja võimsuse seisukohast on signaali edastamise kaugus väga oluline ning alati avatud või osaliselt pimedana hoidev vooluahel mõjutab soojuslikke omadusi. Vormi jagamine mitmeks osaks ei ole nii lihtne kui näib olevat, et parandada väljundit ja paindlikkust. Iga paketi vastastikune ühendus peab olema optimeeritud ja leviala ei piirdu enam ühe kiibiga.
Üldiselt parandavad DRAM-kiibid arengutrendi silmas pidades salvestustihedust, miniatuurides salvestuskiibi tehnoloogia tootmisprotsessi. Ladustavate toodete puhul arenevad need tulevikus suure kiiruse ja suure mahutavuse suunas ning toote jõudlus paraneb jätkuvalt; Salvestustoodete rakendusvaldkonnas on traditsioonilistes rakendusvaldkondades peamised arengusuunad personaalarvuti, 5g mobiiltelefon, kantav seade ja turvalisus ning esilekerkivates rakendusvaldkondades on peamisteks arengusuundadeks andmekeskus, tark kodu ja nutikas auto. Seetõttu jätkab pakenditööstus kiibi jahutustehnoloogia uurimis- ja arendustegevuse edendamist.
