Knelpunt in CPU-prestaties
Intel vermeldde in zijn technische forum dat vanwege de vertraging bij het verkrijgen van een goede oplossing voor de lekstroom en warmtedissipatieproblemen wanneer de lijnbreedte de nanometerschaal bereikt, het tijdelijk is gestopt met de ontwikkeling van CPU's met een hogere hoofdfrequentie en zich heeft gericht op de ontwikkeling van dual-core of zelfs multi-core CPU's. Toch wordt het warmteafvoerprobleem slechts tijdelijk verlicht, de warmteontwikkeling van een enkele CPU zal blijven toenemen en de warmteafvoer zal voor grotere uitdagingen komen te staan.
Fig. A is een schematisch diagram van warmtedissipatie. De warmte wordt gegenereerd door de matrijs van de processor en wordt rechtstreeks overgedragen aan het koellichaam via de laslaag van de metaallaag. Er is geen materiaal met een lage thermische geleidbaarheid in het midden, wat de thermische geleidbaarheid aanzienlijk verbetert. Fig. B is een optische microfoto van de CPU-dwarsdoorsnede. Elke laag staat in nauw contact en vermindert de thermische weerstand. Afb. C en D zijn afbeeldingen van de CPU die rechtstreeks op de koelplaat van de notebook is gelast. Afb. e is een afbeelding van het installeren van de gelaste CPU in de notebook om de toepassing direct uit te voeren.
Vanwege onvolkomenheden in de oppervlaktetopografie wordt meestal een thermisch interfacemateriaal (TIM1) gebruikt om de contactweerstand tussen de siliconenmatrijs en het deksel te verminderen, om de openingen tussen de twee onvolmaakte oppervlakken op te vullen. Onder sterke vergroting vertonen zelfs gepolijste oppervlakken een oppervlakteruwheid die voldoende is om de warmtestroom over de contactvlakken te verstoren.
Op polymeer gebaseerde materialen worden vaak gebruikt als TIM1 voor warmtegeleiding over de interface. Polymeer TIM bestaat uit geleidende vulstofdeeltjes in een polymeermatrix. Aangezien de meeste polymeermatrix een zeer slechte thermische geleidbaarheid heeft, vindt de warmtegeleiding voornamelijk plaats door het innige contact tussen de vulmiddeldeeltjes. .
We presenteren een lasgeïntegreerde koelstructuur die een koellichaam combineert met een enkelkristallijne silicium CPU-chip, geproduceerd met de behoefte aan CPU-metallisatie bij lage kamertemperatuur en vervolgens lassen aan het koellichaam.
De laag moet spanning absorberen die het gevolg is van het niet overeenkomen van thermische uitzettingscoëfficiënten (CTE) van de matrijs, het substraat en het geïntegreerde koellichaam tijdens temperatuurwisselingen. Figuur a en b zijn de microstructuur van het metallisatieoppervlak, figuur c is de dwarsdoorsnede tussen de siliciummatrijs en de metallisatielaag, de poreuze structuur kan de thermische spanning vrijgeven tijdens temperatuurcycli.
Uit de vraag naar en de wens van CPU-koellichaam voor direct lassen blijkt dat deze technologie tot op zekere hoogte een consensus heeft bereikt in de samenleving en een urgent probleem is geworden dat moet worden opgelost.
