VLSI симпозиумын бага хуралд компанийн мэргэжилтнүүд TSMC шингэн хөргөлтийн системийг чипэнд шууд нэгтгэх тухай өөрсдийн төсөөллийг танилцууллаа. Микро схемийг хөргөхтэй ижил төстэй шийдэл нь ирээдүйд, жишээлбэл, киловатт дулааныг зайлуулах шаардлагатай мэдээллийн төвүүдэд хэрэглэгдэх боломжтой.
Чип доторх транзисторуудын нягтрал нэмэгдэж, хэд хэдэн давхаргыг хослуулсан 3D зохион байгуулалтыг ашигласнаар тэдгээрийн үр дүнтэй хөргөлтийн нарийн төвөгтэй байдал нэмэгддэг. TSMC-ийн мэргэжилтнүүд ирээдүйд хөргөлтийн шингэний бичил сувгийг чипэнд нэгтгэх шийдлүүд ирээдүйтэй байж магадгүй гэж үзэж байна. Энэ нь онолын хувьд сонирхолтой сонсогдож байгаа ч практик дээр энэ санааг хэрэгжүүлэхэд асар их инженерийн хүчин чармайлт шаардагдана.
TSMC-ийн зорилго нь процессорын квадрат миллиметр талбайгаас 10 ваттын дулааныг гадагшлуулах чадвартай шингэн хөргөлтийн системийг бий болгох явдал юм. Тиймээс 500 мм² ба түүнээс дээш талбайтай чипүүдийн хувьд компани нь 2 кВт дулааныг зайлуулах зорилготой юм. Асуудлыг шийдэхийн тулд TSMC хэд хэдэн аргыг санал болгов.
- DWC (Шууд усны хөргөлт): шингэн хөргөлтийн микро сувгууд нь болорын дээд давхаргад байрладаг.
- OX TIM бүхий Si таг: шингэн хөргөлтийг микро суваг бүхий тусдаа давхарга болгон нэмж, давхарга нь OX (Silicon Oxide Fusion) -ээр дамжуулан дулааны интерфейсийн дулааны интерфэйсийн материал (TIM) хэлбэрээр үндсэн болортой холбогддог.
- LMT бүхий Si таг: OX давхаргын оронд шингэн металлыг ашигладаг
Арга тус бүрийг температур мэдрэгчээр тоноглогдсон 540 мм² гадаргуутай, нийт болор талбай нь 780 мм² бүхий тусгай TTV (Дулааны туршилтын машин) зэс туршилтын эсийг ашиглан туршсан. TTV нь тэжээл өгдөг субстрат дээр суурилагдсан. Хэлхээнд байгаа шингэний температур 25 ° C байв.
TSMC-ийн үзэж байгаагаар хамгийн үр дүнтэй арга бол шууд усаар хөргөх, өөрөөр хэлбэл микро суваг нь болор дотор байрлах үед юм. Энэ аргыг ашигласнаар тус компани 2,6 кВт-ын дулааныг салгаж чадсан. Температурын зөрүү 63 хэм байв. OX TIM аргыг ашиглах тохиолдолд 2,3 ° С-ийн температурын зөрүүтэй 83 кВт-ыг хуваарилсан. Давхаргын хооронд шингэн металл ашиглах арга нь үр дүн багатай болох нь батлагдсан. Энэ тохиолдолд 1,8 ° С-ийн зөрүүтэй зөвхөн 75 кВт-ыг арилгах боломжтой байсан.
Тус компани дулааны эсэргүүцлийг аль болох бага байлгах ёстой гэж тэмдэглэсэн боловч гол саад тотгор нь энэ тал дээр харагдаж байна. DWC аргын хувьд бүх зүйл цахиур ба шингэний хоорондох шилжилт дээр тулгуурладаг. Кристалын салангид давхаргын хувьд дахин нэг шилжилтийг нэмдэг бөгөөд үүнийг OX давхарга хамгийн сайн зохицуулдаг.
Цахиурын давхаргад бичил суваг үүсгэхийн тулд TSMC нь 200-210 микрон өргөн, 400 микрон гүнтэй суваг үүсгэдэг тусгай алмазан зүсэгч ашиглахыг санал болгож байна. 300 мм-ийн дэвсгэр дээрх цахиурын давхаргын зузаан нь 750 μм байна. Доод давхаргаас дулаан дамжуулалтыг хөнгөвчлөхийн тулд энэ давхарга нь аль болох нимгэн байх ёстой. TSMC нь янз бүрийн төрлийн хоолойнуудыг ашиглан хэд хэдэн туршилт хийсэн: чиглэлтэй ба дөрвөлжин багана хэлбэрээр, өөрөөр хэлбэл хоолойнуудыг хоёр перпендикуляр чиглэлд хийдэг. Мөн гуурсан хоолой ашиглахгүйгээр давхаргатай харьцуулалтыг хийсэн.
Хоолойгүй гадаргуугаас дулааны хүчийг тараах бүтээмж хангалтгүй байв. Нэмж дурдахад хөргөлтийн шингэний урсгал ихсэх тусам төдийлөн сайжрахгүй. Хоёр чиглэлийн суваг (Дөрвөлжин багана) нь хамгийн сайн үр дүнг өгдөг, энгийн бичил суваг нь мэдэгдэхүйц бага дулааныг арилгадаг. Эхнийх нь сүүлийнхээс 2 дахин их давуу талтай.
TSMC нь талстыг шууд шингэнээр хөргөх нь ирээдүйд бүрэн боломжтой гэж үзэж байна. Металл радиаторыг чип дээр суурилуулахаа больж, шингэн нь цахиурын давхаргаар дамжин шууд болорыг хөргөнө. Энэ арга нь чипээс хэд хэдэн киловатт дулааныг зайлуулах боломжийг олгоно. Гэхдээ ийм шийдлүүд зах зээл дээр гарч ирэхэд цаг хугацаа шаардагдана.
Мөн уншина уу: