Usko grlo CPU performansi
Intel je na svom tehničkom forumu spomenuo da je zbog kašnjenja u dobivanju odgovarajućeg rješenja za probleme struje curenja i rasipanja topline kada širina linije dosegne nanometarsku ljestvicu, privremeno odustao od razvoja CPU-a s višom glavnom frekvencijom i okrenuo se razvoju dvojezgrenih ili čak višejezgrenih procesora. Unatoč tome, problem rasipanja topline samo je privremeno ublažen, proizvodnja topline jednog CPU-a nastavit će se povećavati, a rasipanje topline suočit će se s većim izazovima.
Slika A je shematski dijagram odvođenja topline. Toplina se stvara u kalupu procesora i izravno se prenosi na hladnjak kroz zavareni sloj metalnog sloja. U sredini nema materijala niske toplinske vodljivosti, što značajno poboljšava njegovu toplinsku vodljivost. Slika B je optička mikrografija poprečnog presjeka CPU-a. Svaki sloj je u bliskom kontaktu i smanjuje toplinski otpor. Slike C i D su slike CPU-a izravno zavarenog na hladnjak prijenosnog računala. Slika e je slika instaliranja zavarenog CPU-a u prijenosno računalo za izravno pokretanje aplikacije.
Zbog nesavršenosti u površinskoj topografiji, materijal toplinskog sučelja (TIM1) obično se koristi za smanjenje kontaktnog otpora između silikonske matrice i poklopca, kako bi se ispunile praznine između dviju nesavršenih površina. Pod velikim povećanjem, čak i polirane površine pokazuju površinsku hrapavost dovoljnu za prekid protoka topline preko dodirnih sučelja.
Materijali na bazi polimera obično se koriste kao TIM1 za provođenje topline preko sučelja. Polimerni TIM sastoji se od vodljivih čestica punila u polimernoj matrici. Budući da većina polimernih matrica ima vrlo nisku toplinsku vodljivost, toplinska vodljivost je uglavnom kroz bliski kontakt između čestica punila, stoga je lako razumjeti zašto 100 postotni metalni ili lemljeni TIM ima mnogo veću toplinsku vodljivost od polimerne baze TIM .
Predstavljamo zavarenu integriranu rashladnu strukturu koja kombinira hladnjak i CPU matricu od monokristalnog silicija, proizvedenu s potrebom za metalizacijom CPU-a na niskoj sobnoj temperaturi, a zatim zavarivanjem na hladnjak.
Sloj mora apsorbirati naprezanje koje proizlazi iz neusklađenosti koeficijenata toplinske ekspanzije (CTE) kalupa, supstrata i integriranog hladnjaka tijekom temperaturnih ciklusa. Slika a i b je mikrostruktura metalizirane površine, slika c je poprečni presjek između silikonske matrice i metalizirajućeg sloja, porozna struktura može osloboditi toplinsko naprezanje tijekom ciklusa temperature.
Iz potražnje i želje CPU izravnog hladnjaka za zavarivanje može se vidjeti da je ova tehnologija do određene mjere postigla konsenzus u društvu i postala hitan problem koji treba riješiti.
