英特爾探索用於大型先進封裝晶片的創新且經濟實惠的散熱解決方案

英特爾探索用於大型先進封裝晶片的創新且經濟實惠的散熱解決方案

英特爾研究人員率先提出了一種簡化散熱器組裝的方法,從而為大規模先進封裝晶片帶來更好的設計和成本效益。

英特爾創新的散熱片技術為先進晶片封裝開闢了新途徑

英特爾晶圓代工中心發表了一篇題為《一種用於先進封裝的集成散熱器新型解耦式組裝方法》的精彩文章,重點介紹了他們對散熱器解耦式模型的研究。這項新技術提高了製造效率,並最大限度地提升了高性能晶片的散熱效果。

「用於點封裝的多腔IHS」與「簡化散熱器設計」的比較
圖片來源:英特爾

這款尖端的散熱片解決方案專為支援英特爾的「先進封裝」技術而設計,尤其適用於採用多層結構和晶片組的晶片。值得注意的是,新的組裝工藝可將封裝翹曲減少高達 30%,並將導熱界面材料的空隙減少 25%。這一進步標誌著一個關鍵節點,使得生產「超大型」先進封裝晶片成為可能,而這在傳統方法下是無法實現的。

  • 英特爾晶圓代工的工程師們開發了一種新穎的分解策略,將複雜的散熱器分解成更簡單、更經濟高效的零件。
  • 創新的組裝製程有望減少高達 30% 的封裝翹曲和 25% 的熱界面材料空隙,從而顯著改善高功率晶片的冷卻效果。
  • 重要的是,這項技術有助於製造超大型晶片封裝,這在以前由於成本和複雜性的限製而是一項具有挑戰性的任務。

該研究著重於將複雜的一體式散熱器拆解成更簡單的組件,以便透過標準製造流程輕鬆組裝。透過採用優化的黏合劑和平板設計,並結合增強型加強筋,該方法可提高導熱界面材料(TIM)的性能。

傳統IHS與新型整合散熱器設計的比較
圖片來源:英特爾

歷史上,高效能處理器(如CPU和GPU)一直依賴金屬散熱片來管理晶片的熱量傳遞到散熱器。然而,隨著晶片設計日益複雜和尺寸增大(有時超過7000平方毫米),對散熱片的要求也隨之改變,需要採用具有階梯狀腔體和各種接觸點的複雜設計。

這種複雜性帶來了更高的成本,因為傳統的沖壓方法無法製造出先進封裝佈局所需的複雜形狀。雖然數控加工等替代方案精度很高,但也會增加成本並可能導致供應鏈延誤。英特爾最近的研究正是為了回應這些挑戰:

以分解式方法革新組裝方式

傳統的半導體封裝通常採用整體散熱器,需要精確成型以適應複雜的晶片結構。而解耦式封裝則引入了多個獨立的組件,並在組裝過程中將它們連接起來。

這項技術利用現有的組裝線,將各個組件依序組裝起來。平板起到主要的散熱作用,而加強筋則提供必要的結構完整性,並形成適用於不同晶片架構的特定腔體形狀。每個組件都可以採用傳統的沖壓製程製造,從而顯著降低了對昂貴的專用設備的需求。

圖表比較了不同場景下的“歸一化共面性”
圖片來源:英特爾

這種創新方法使封裝共通性提高了7%——這是晶片安裝前評估組裝單元平整度的關鍵指標。總體而言,這項開創性研究使英特爾在利用先進技術開發大型晶片封裝方面處於領先地位,同時,晶圓代工工程師們也在探索如何將此模型應用於專用散熱解決方案,包括高導熱金屬複合材料散熱器以及與液冷系統的整合。

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