Технология PCB - задача создания микропроцессоров на PCB

По мере того, как потребительский спрос на меньшие и более быстрые скорости продолжает расти, решение проблемы охлаждения печатных плат с растущей плотностью сталкивается с серьезными проблемами. По мере того, как пакетированные микропроцессоры и логические блоки достигают диапазона рабочих частот ГГц, экономически эффективное управление теплом, вероятно, стало самой приоритетной задачей, которую инженеры должны срочно решить в области проектирования, упаковки и материалов.

Создание 3D IC для получения более высокой функциональной плотности стало текущей тенденцией, которая еще больше усложняет управление теплом. Моделирование показало, что повышение температуры на 10 °C удвоит тепловую плотность чипа 3D IC и снизит производительность более чем на треть.

Согласно прогнозам проекта международной полупроводниковой технологии (ITRS), в ближайшие три года интерконнекция следов в трудноохлажденных областях микропроцессоров поглотит до 80% мощности микропроцессоров. Тепловая проектная мощность (TDP) — это индекс для оценки способности микропроцессора рассеивать тепло. Он определяет тепло, выделяемое при достижении процессором максимальной нагрузки и соответствующей температуры.

Большие дата-центры с сотнями компьютерных серверов особенно уязвимы к проблемам теплового рассеивания. По некоторым оценкам, охлаждающий вентилятор сервера (который может потреблять до 15% электроэнергии) на самом деле стал значительным источником тепла на сервере и в себе. Кроме того, затраты на охлаждение центра обработки данных могут составлять от 40% до 50% потребления энергии центра обработки данных. Все эти факты выдвигают более высокие требования к локальному и дистанционному обнаружению температуры и управлению вентилятором.

Проблемы термического управления станут более сложными, когда речь заходит об установке ПХД, содержащих многоядерные процессоры. Хотя каждое ядро процессора в массиве процессора может потреблять меньше энергии (и, следовательно, рассеивать меньше тепла), чем Один процессор, чистый эффект на больших компьютерных серверах заключается в Том, что это добавляет к компьютерной системе в центре обработки данных больше тепла рассеивания. Короче говоря, запустить больше процессоров на данной области ПХД.

Еще одна проблема управления тепловым током связана с горячими точками, которые появляются на упаковке чипов. Тепловой поток может достигать 1000 вт/см2, что является состоянием, которое трудно отследить.

ПХД играют важную роль в управлении тепловыми процессами, поэтому требуется схема теплового проектирования. Инженеры-проектировщики должны держать высокоэнергетические компоненты как можно дальше друг от друга. Кроме того, эти высокоэнергетические компоненты должны находиться как можно дальше от углов ПХД, что позволит максимально увеличить площадь ПХД вокруг энергетических компонентов и ускорить рассеивание тепла.

Обычной практикой является пайка незащищенного блока питания на печатной плате. Вообще говоря, незащищенный блок питания типа колодки может проводить около 80% тепла, генерируемого через дно упаковки IC и в ПХД. Оставшееся тепло будет рассеяно со всех сторон и проводов упаковки. PCB ЭТО