Intel explora soluciones innovadoras y asequibles de disipación de calor para chips de empaquetado avanzado de gran tamaño.

Los investigadores de Intel han desarrollado un método pionero para optimizar el ensamblaje de disipadores de calor, lo que permite mejores diseños y una mayor rentabilidad para los chips de empaquetado avanzado a gran escala.

La innovadora tecnología de disipación de calor de Intel abre nuevas puertas para el empaquetado avanzado de chips.

Una interesante publicación de Intel Foundry, titulada « Un nuevo enfoque desagregado para el ensamblaje de disipadores de calor integrados en encapsulados avanzados », destaca su investigación sobre un modelo desagregado para disipadores de calor. Esta nueva técnica mejora la eficiencia de fabricación y maximiza la eficacia de la refrigeración para chips de alto rendimiento.

Comparación del 'IHS multicavidad para paquete de puntos' con el 'Diseño simplificado de difusor de calor' — Fuente de la imagen: Intel

Esta innovadora solución de disipación de calor está diseñada para ser compatible con los enfoques de «Empaquetado Avanzado» de Intel, en particular para chips que utilizan múltiples capas y chiplets. Cabe destacar que el nuevo proceso de ensamblaje puede reducir la deformación de los encapsulados hasta en un 30 % y las oquedades en el material de la interfaz térmica en un 25 %.Este avance representa un hito fundamental que permite la producción de chips de empaquetado avanzado de gran tamaño, algo inviable con los métodos convencionales.

Los ingenieros de Intel Foundry han desarrollado una novedosa estrategia de desagregación, descomponiendo los intrincados disipadores de calor en piezas más simples y rentables.
El innovador proceso de ensamblaje promete una reducción de hasta un 30% en la deformación del paquete y una disminución del 25% en los huecos del material de la interfaz térmica, mejorando significativamente la refrigeración de los chips de alta potencia.
Es importante destacar que esta técnica facilita la creación de paquetes de chips extra grandes, una tarea que antes resultaba difícil debido a las limitaciones de coste y complejidad.

La investigación se centra en la descomposición de disipadores de calor complejos de una sola pieza en componentes más simples que se pueden ensamblar fácilmente mediante prácticas de fabricación estándar. Al emplear adhesivos optimizados y utilizar un diseño de placa plana junto con refuerzos mejorados, este método mejora el rendimiento de los materiales de interfaz térmica (TIM).

Comparación entre el diseño tradicional de disipador de calor integrado (IHS) y el nuevo diseño de disipador de calor integrado. — Fuente de la imagen: Intel

Históricamente, los procesadores de alto rendimiento, como las CPU y las GPU, han utilizado un disipador de calor metálico para gestionar la distribución del calor desde el chip hasta el disipador térmico. Sin embargo, a medida que los diseños de chips aumentan en complejidad y tamaño —a veces superando los 7000 mm²—, las exigencias para los disipadores de calor evolucionan, lo que requiere diseños intrincados con cavidades escalonadas y diversos puntos de contacto.

Esta complejidad conlleva mayores costes, ya que los métodos de estampado tradicionales no logran crear las formas intrincadas necesarias para los diseños de embalaje avanzados. Alternativas como el mecanizado CNC, si bien son precisas, introducen costes adicionales y posibles retrasos en la cadena de suministro. La reciente investigación de Intel aborda estos desafíos directamente:

Revolucionando el ensamblaje con un enfoque desagregado

El empaquetado convencional de semiconductores suele utilizar disipadores de calor sólidos y monolíticos que requieren un moldeado preciso para configuraciones de chips complejas. El método desagregado introduce múltiples componentes distintos, que se unen durante el ensamblaje.

Esta técnica aprovecha las líneas de ensamblaje existentes, donde los componentes se acoplan secuencialmente. Las placas planas actúan como disipadores de calor principales, mientras que los refuerzos proporcionan la integridad estructural necesaria y conforman cavidades específicas para las distintas arquitecturas de chips. Cada componente se puede fabricar mediante procesos de estampado convencionales, lo que reduce significativamente la necesidad de equipos especializados y costosos.

Gráfico comparativo de la 'coplanaridad normalizada' en diferentes escenarios — Fuente de la imagen: Intel

Este enfoque innovador se traduce en una mejora del 7 % en la coplanaridad del encapsulado, un parámetro clave para evaluar la planitud de las unidades ensambladas antes de la instalación del chip. En general, esta investigación pionera posiciona a Intel como líder en el desarrollo de encapsulados de chips de gran tamaño mediante tecnologías avanzadas, mientras que los ingenieros de la fundición también exploran formas de adaptar este modelo a soluciones de refrigeración especializadas, como disipadores de calor de metal compuesto de alta conductividad y la integración con sistemas de refrigeración líquida.

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