EN
De senaste innovationerna inom vertikal stapling av 3D-integrerade kretsar har lett till allvarliga värmeutmaningar i 3D-integrerade kretsar. Traditionella metoder för luftkylning eller vätskekylning är otillräckliga. Mikrofluidisk kylning integrerar miniatyra kyldukar i silikontussar eller paketsubstrat, vilket möjliggör att kylverkan sker i nära närhet till de fungerande transistorerna. Detta förbättrar den termiska resistansen med cirka 40 % jämfört med traditionella värmeavledare. Jetimpingement är ännu mer extrem. Denna teknik bygger på principen att transportera värme med hjälp av snabbt rörliga vätskeströmmar som riktas mot enskilda varma punkter på kretsen, särskilt i täta logik- eller in/ut-die. Denna teknik kan avlägsna värme med en hastighet som överstiger 300 watt per kvadratcentimeter. När den tillämpas på de mest komplexa 2,5D- och 3D-kretspaketen minskar ovanstående kylningsmetoder effekten av temperaturinducerade mekaniska belastningar och förhindrar separation av lager i de senaste förpackningsteknikerna, såsom fan-out och hybridbindning.
Tvåfasvätskekylning ger möjlighet att avleda värmefluxer på över 500 W/cm².
Kylvätskan Novec 649 eller FC-72 omvandlas till ånga vid kontakt med varma ytor. Denna kylvätskas höga värmeabsorptionsförmåga överstiger absorptionsförmågan hos enfaskylningsmetoder. Denna kylningsmetod visar sig vara den bästa för värmefluxer på över 500 W/cm², vilket normal lednings- eller konvektionskylning inte kan uppnå. I praktiken bibehåller ångfaskylningsystemen, vid stora 2 kW-chips, temperaturen på de kylda ytorna vid 85 °C – inklusive AI-processorer i superdatorer som uppnår exaskalprestanda. När kylvätskorna har absorberat värmen flödar ångfasen till en externt placerad kallplatta eller till små kanaler i en kondensor. Detta sluter den termiska kretsen (loopen). Detta gör kylsystemen särskilt fördelaktiga för bakre chipkylning och storskaliga serverställ, eftersom påfyllning av kylvätska inte krävs.
Vanliga frågor
Vad är mikrofluidiska kylsystem och jetimpingement?
Medan mikrofluidisk kylning använder små kanaler inom kiselsubstrat för effektivare kylning använder jetimpingement snabbt rörliga vätskeströmmar för att träffa specifika varma ställen på kretsarna.
Vad gör tvåfasvätskekylning så effektiv?
Tvåfaskylning kan uppnå mer än 500 watt per kvadratcentimeter, vilket är långt mer än någon av de konventionella metoderna, helt enkelt därför att den förångar kylmediet på de heta komponenterna.
Kan dessa kylningsmetoder implementeras i storskaliga applikationer?
Ja, mikrofluidisk kylning och tvåfaskylning är mycket lämpliga för stora serverskåp och direkt kylning av kretsar, särskilt för AI-processorer och superdatorer.