Collo di bottiglia delle prestazioni della CPU
Intel ha menzionato nel suo forum tecnico che a causa del ritardo nell'ottenere una soluzione adeguata ai problemi di corrente di dispersione e dissipazione del calore quando la larghezza della linea raggiunge la scala nanometrica, ha temporaneamente abbandonato lo sviluppo di CPU con frequenza principale più elevata e si è rivolta allo sviluppo di CPU dual core o anche multi-core. Anche così, il problema della dissipazione del calore viene alleviato solo temporaneamente, la generazione di calore di una singola CPU continuerà ad aumentare e la dissipazione del calore dovrà affrontare sfide maggiori.
La Fig. A è un diagramma schematico della dissipazione del calore. Il calore viene generato dal die del processore e viene trasmesso direttamente al dissipatore di calore attraverso lo strato di saldatura dello strato metallico. Non c'è materiale a bassa conducibilità termica nel mezzo, il che migliora significativamente la sua conduttività termica. La Fig. B è una microfotografia ottica della sezione trasversale della CPU. Ogni strato è a stretto contatto e riduce la resistenza termica. Le Fig. C e D sono immagini della CPU direttamente saldata al dissipatore di calore del notebook. La Fig. e è un'immagine dell'installazione della CPU saldata nel notebook per eseguire direttamente l'applicazione.
A causa delle imperfezioni nella topografia della superficie, viene tipicamente utilizzato un materiale di interfaccia termica (TIM1) per ridurre la resistenza di contatto tra il die e il coperchio in silicio, per riempire gli spazi tra le due superfici imperfette. Ad alto ingrandimento, anche le superfici levigate presentano una rugosità superficiale sufficiente per interrompere il flusso di calore attraverso le interfacce di contatto.
I materiali a base di polimeri sono comunemente usati come TIM1 per la conduzione del calore attraverso l'interfaccia. Polymer TIM è costituito da particelle di riempimento conduttive in una matrice polimerica. Poiché la maggior parte della matrice polimerica ha una conduttività termica molto scarsa, la conduzione del calore avviene principalmente attraverso l'intimo contatto tra le particelle di riempimento. Pertanto, è facile capire perché un TIM al 100% in metallo o saldatura ha una conducibilità termica molto più elevata rispetto a un TIM a base di polimero .
Presentiamo una struttura di raffreddamento integrata di saldatura che combina il dissipatore di calore e un die CPU in silicio monocristallino, prodotto con la necessità di metallizzazione della CPU a bassa temperatura ambiente prima e saldatura al dissipatore di calore successivamente.
Lo strato deve assorbire la deformazione risultante dalla mancata corrispondenza dei coefficienti di dilatazione termica (CTE) della matrice, del substrato e del dissipatore di calore integrato durante i cicli di temperatura. La figura aeb è la microstruttura della superficie di metallizzazione, la figura c è la sezione trasversale tra la matrice di silicio e lo strato di metallizzazione, la struttura porosa può rilasciare la deformazione termica durante il ciclo di temperatura.
Si può vedere dalla domanda e dal desiderio del dissipatore di calore per saldatura diretta della CPU che questa tecnologia ha raggiunto un consenso nella società in una certa misura ed è diventata un problema urgente da risolvere.
