Toplinski izazov čipa
Snaga koju troše poluvodiči stvara toplinu koja se mora ukloniti iz opreme, ali kako to učinkovito postići sve je veći izazov. Kako se gustoća tranzistora povećava, to postaje sve teže.
Sami materijali i dizajn imaju potencijal za poboljšanje, budući da mogu odvesti više topline putem opreme za raspršivanje topline. Izazov je u tome što je toplinski prostor oko tih uređaja vrlo malen, osim ako ne koristimo velike poslužitelje. Morate razmotriti poboljšanje materijala, inteligentno korištenje toplinskog prostora oko čipova, pakiranja ili PCB-a. Ono što stvarno želite učiniti je poboljšati vodljivost i brzinu prijenosa topline.
Toplina može pobjeći kroz vrh paketa i zatim ući u hladnjak ili se izvesti kroz dno i povezanu tiskanu ploču. Kad je prostor ograničen, stvari postaju još teže. Ovisno o specifičnom dizajnu, ovaj se cilj može postići na različite načine. Na primjer, u pametnim telefonima vrlo je česta upotreba visoko vodljivih filmova kao što su grafit ili grafenski filmovi zbog najmanjeg volumena sustava i učinkovite disipacije topline. U području infrastrukture, upotrebom aktivnih i pasivnih 3D ploča za natapanje može se postići rad u rasponu od stotina vata.
Na jednom čipu provodimo provjeru vremena i snage na razini popisa mreža. U kontekstu 3D-IC-a, ovo može postati nepraktično, stoga karakteristike otpornosti čipova kroz toplinske modele, kako bi se razumio svaki geometrijski detalj prisutan u čipu. U konačnici, spaja dizajn i pakiranje, a neki modeli čipova su generirani na ovaj način.
Mnogi se čipovi suočavaju s toplinskim barijerama, a rješavanje tog problema nije jednostavno. Možemo dizajnirati i proizvesti nevjerojatne čipove, ali oni će se rastopiti. Ovo nije ograničenje proizvodnje, niti je ograničenje dizajna. Ovo je fizičko ograničenje i ne možemo emitirati više topline. Iako se jedinstvena rješenja mogu koristiti u određenim aplikacijama, većina tržišta mora pronaći načine da učini više s manje resursa, što znači više funkcionalnosti po vatu. Trošak povezan s ovim puno je veći od prethodnih rješenja.
