Défi thermique de la puce
L'énergie consommée par les semi-conducteurs génère de la chaleur, qui doit être évacuée de l'équipement, mais la manière d'y parvenir efficacement constitue une tâche de plus en plus difficile. À mesure que la densité des transistors augmente, cela devient plus difficile.
Les matériaux et la conception eux-mêmes peuvent être améliorés, car ils peuvent évacuer davantage de chaleur grâce à la conduction des équipements de dissipation thermique. Le défi est qu’à moins d’utiliser de gros serveurs, l’espace thermique autour de ces appareils est très réduit. Vous devez envisager l'amélioration des matériaux, l'utilisation intelligente de l'espace thermique autour des puces, des emballages ou des PCB. Ce que vous voulez vraiment faire, c'est améliorer la conductivité et le taux de transfert de chaleur.
La chaleur peut s'échapper par le haut du boîtier puis pénétrer dans le dissipateur thermique, ou être exportée par le bas et son PCB connecté. Lorsque l’espace est limité, les choses deviennent encore plus difficiles. Selon la conception spécifique, cet objectif peut être atteint de différentes manières. Par exemple, dans les smartphones, l'utilisation de films hautement conducteurs tels que des films de graphite ou de graphène est très courante en raison du plus petit volume du système et de la dissipation efficace de la chaleur. Dans le domaine des infrastructures, l'utilisation de plaques de trempage 3D actives et passives permet d'obtenir un fonctionnement dans une plage de plusieurs centaines de watts.
Sur une seule puce, nous effectuons une vérification de synchronisation et de puissance au niveau de la netlist. Dans le contexte du 3D-IC, cela peut devenir peu pratique, donc les caractéristiques de résistance des puces via des modèles thermiques, afin de comprendre chaque détail géométrique présent dans la puce. En fin de compte, il combine conception et packaging, et certains modèles de puces sont générés de cette manière.
De nombreuses puces sont confrontées à des barrières thermiques et résoudre ce problème n’est pas facile. Nous pouvons concevoir et fabriquer des puces incroyables, mais elles fondront. Il ne s’agit pas d’une limitation de fabrication, ni d’une limitation de conception. Il s’agit d’une limitation physique et nous ne pouvons pas émettre davantage de chaleur. Bien que des solutions uniques puissent être utilisées dans certaines applications, la plupart des marchés doivent trouver des moyens de faire plus avec moins de ressources, ce qui signifie plus de fonctionnalités par watt. Le coût associé à cette solution est bien plus élevé que les solutions précédentes.
