Flaskehals for CPU-ydelse
Intel nævnte i sit tekniske forum, at på grund af forsinkelsen i at opnå en ordentlig løsning på problemerne med lækstrøm og varmeafledning, når linjebredden når nanometerskalaen, har man midlertidigt opgivet udviklingen af CPU'er med højere hovedfrekvens og vendt sig til udviklingen. af dual core eller endda multi-core CPU'er. Alligevel er varmeafledningsproblemet kun midlertidigt afhjulpet, varmegenereringen af en enkelt CPU vil fortsætte med at stige, og varmeafledningen vil stå over for større udfordringer.
Fig. A er et skematisk diagram af varmeafledning. Varmen genereres af processorens matrice og overføres direkte til kølepladen gennem metallagets svejselag. Der er intet materiale med lav varmeledningsevne i midten, hvilket forbedrer dets varmeledningsevne markant. Fig. B er et optisk mikrofotografi af CPU-tværsnittet. Hvert lag er i tæt kontakt og reducerer den termiske modstand. Fig. C og D er billeder af CPU'en direkte svejset til den bærbare computers køleplade. Fig. e er et billede af installation af den svejsede CPU i notebook'en for at køre programmet direkte.
På grund af ufuldkommenheder i overfladetopografi bruges et termisk grænseflademateriale (TIM1) typisk til at reducere kontaktmodstanden mellem siliciummatrice og låg for at udfylde hullerne mellem de to ufuldkomne overflader. Under høj forstørrelse udviser selv polerede overflader overfladeruhed, der er tilstrækkelig til at afbryde varmestrømmen hen over de kontaktende grænseflader.
Polymerbaserede materialer bruges almindeligvis som TIM1 til varmeledning over grænsefladen. Polymer TIM består af ledende fyldstofpartikler i en polymermatrix. Da de fleste polymermatrixer har meget dårlig termisk ledningsevne, er varmeledningen hovedsageligt gennem den intime kontakt mellem fyldstofpartiklerne. Derfor er det let at forstå, hvorfor en 100 procent metal eller loddemetal TIM har meget højere termisk ledningsevne end en polymerbaseret TIM .
Vi præsenterer en svejseintegreret kølestruktur, der kombinerer køleplade og en enkelt-krystallinsk silicium CPU-matrice, produceret med behovet for lav stuetemperatur CPU-metallisering først og svejsning til kølepladen efterfølgende.
Laget skal absorbere belastning som følge af uoverensstemmelse mellem termisk ekspansionskoefficienter (CTE) af matricen, substratet og den integrerede køleplade under temperaturcyklus. Figur a og b er mikrostrukturen af metalliseringsoverfladen, figur c er tværsnittet mellem siliciummatrice og metalliseringslag, den porøse struktur kan frigive den termiske belastning under temperaturcyklus.
Det kan ses på efterspørgslen og ønsket fra CPU direkte svejsning køleplade, at denne teknologi til en vis grad er nået til enighed i samfundet og er blevet et presserende problem, der skal løses.
