A chipek hőkezelése kulcsfontosságúvá vált az új architektúrákban
Az egyre vékonyabb rétegekkel és komplex anyagokkal épülő, háromdimenziós chipekben a hőáramlás szabályozása ma már alapvető tervezési szemponttá vált.
A modern félvezető rendszerekben drámaian megváltozott a hőviselkedés, mivel az eszközök egyre inkább háromdimenziós architektúrákba skálázódnak, vékonyabb rétegekkel, magasabb teljesítménysűrűséggel és összetettebb anyagokkal — írja az IEEE Spectrum AI.
Ez a változás azt jelenti, hogy a hőtranszport egyre inkább korlátozottá, interfész-dominánssá és rendkívül érzékennyé válik a szerkezet és a feldolgozás apró eltéréseire. A pontos termikus karakterizálás elengedhetetlenné vált a tervezési munkafolyamatokhoz, a modellvalidáláshoz és a modern elektronikus rendszerek hosszú távú megbízhatóságához.
A hőkezelés új kihívásai
A nanometeres filmvastagságoknál a klasszikus tömeges hőfeltevések már nem érvényesek, ami kihat a hővezető képességre és az eszközszintű modellezési pontosságra. Az olyan új architektúrák, mint a 3D integráció, a gate-all-around tranzisztorok és a hátoldali tápellátási hálózatok átalakítják a vertikális hőáramlást, elrejtett termikus szűk keresztmetszeteket hozva létre.
A kötött interfészeknél, a TIM rétegeknél és a dielektromos rétegeknél fellépő termikus határrezisztencia elsődleges teljesítménykorlátot és megbízhatósági kockázatot jelent a fejlett csomagolásokban.
A termikus tervezési munkafolyamat
A Laser Thermal által szponzorált fehér könyv szerint egy méréseken alapuló, a mérethez igazodó anyagjellemzőket figyelembe vevő, „termikus-első” tervezési munkafolyamat javítja a modell pontosságát, csökkenti a bizonytalanságot és megelőzi a költséges, késői fázisú újratervezéseket. A hőkezelés ma már nem másodlagos tervezési szempont, hanem a rendszer teljesítményének meghatározó korlátja, amit a Laser Thermal 2024-es tanulmánya is megerősít.