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 当前位置: 首页>行业新闻>嵌入式热管理架构有机会应用于高频宽记忆体及资料处理中心

如今已开发出一种使用绝缘介电质制冷剂(以取代水)的途径,这种方法能将制冷剂泵送至整个微流体芯片通道,从而降低冷却超级电脑CPU的成本,并经由在每个磊晶间安全地泵送制冷剂,即使是最厚的3D芯片堆叠内部都能加以冷却。

  1. 微流道几何结构及制冷剂的选择是可持续优化的方向

  热传导模式主要有热传导、热对流、热辐射,其中散热效率最高的是热对流,其次才是热传导,嵌入式热管理的架构,让制冷剂在100μm的微流道中流动的流体一般而言雷诺数(备注)都不会太高,流体呈现「层流(Laminar Flow)」的状态,此时的流体流速慢,主要以热传导方式散热,若借由调整微流道的几何结构或选择黏滞系数低的制冷剂,提升雷诺数来加强热对流效果,以达到散热优化目的。

  2. 嵌入式热管理架构有机会运用于高频宽记忆体及资料处理中心

  其3D架构如下图所示,将CMOS芯片削薄至50μm厚,并在其间留下100μm的间隙,芯片与芯片间的电路必须以Electrical Interconnect来连接,令非腐蚀性制冷剂可在芯片层间流动,制冷剂受到芯片传递的热量开始蒸发,并流动带走热量以达到散热效果,以类似电冰箱原理的散热方式直接带走发热源热量,其散热效果相当优异,而整个封装模组理应处在一个高净度且与外界无质量传递的封闭系统中运作,并以蒸馏器来收集蒸气冷凝后,再返回芯片区执行散热工作。

  图:3D芯片架构示意图

Source:IBM,201709
Source:IBM,201709

  备注:流体力学中,雷诺数(Reynolds Number)是流体惯性力与黏性力比值的量度,雷诺数较小的时,代表黏滞力对流场的影响大于惯性力,流场中流速的扰动会因黏滞力而衰减,流体流动稳定。

  如此来完成一个封闭散热循环系统,加上裸芯无法承受particle污染,因此整个封闭系统皆必须维持高净度环境,使得整个芯片模组成本上升,虽然散热佳但其应用仍有限,目前以高频宽记忆体及资料处理中心等,有3D芯片架构需求的领域有机会运用。