Cuello de botella en el rendimiento de la CPU
Intel mencionó en su foro técnico que debido a la demora en obtener una solución adecuada a los problemas de disipación de calor y corriente de fuga cuando el ancho de línea alcanza la escala nanométrica, ha abandonado temporalmente el desarrollo de CPU con una frecuencia principal más alta y se ha volcado al desarrollo de CPU de doble núcleo o incluso de varios núcleos. Aun así, el problema de disipación de calor solo se alivia temporalmente, la generación de calor de una sola CPU seguirá aumentando y la disipación de calor enfrentará mayores desafíos.
La figura A es un diagrama esquemático de la disipación de calor. El calor es generado por la matriz del procesador y se transmite directamente al disipador de calor a través de la capa de soldadura de la capa de metal. No hay material de baja conductividad térmica en el medio, lo que mejora significativamente su conductividad térmica. La Fig. B es una micrografía óptica de la sección transversal de la CPU. Cada capa está en estrecho contacto y reduce la resistencia térmica. Las figuras C y D son imágenes de la CPU soldada directamente al disipador de calor de la computadora portátil. La figura e es una imagen de la instalación de la CPU soldada en la computadora portátil para ejecutar directamente la aplicación.
Debido a las imperfecciones en la topografía de la superficie, normalmente se usa un material de interfaz térmica (TIM1) para reducir la resistencia de contacto entre la matriz de silicio y la tapa, para llenar los espacios entre las dos superficies imperfectas. Bajo gran aumento, incluso las superficies pulidas exhiben una rugosidad superficial suficiente para interrumpir el flujo de calor a través de las interfaces de contacto.
Los materiales basados en polímeros se usan comúnmente como TIM1 para la conducción de calor a través de la interfaz. El polímero TIM se compone de partículas de relleno conductoras en una matriz de polímero. Dado que la mayoría de las matrices poliméricas tienen una conductividad térmica muy baja, la conducción de calor se produce principalmente a través del contacto íntimo entre las partículas de relleno. Por lo tanto, es fácil entender por qué un TIM 100 % metálico o de soldadura tiene una conductividad térmica mucho más alta que un TIM de base polimérica. .
Presentamos una estructura de refrigeración integrada soldada que combina un disipador de calor y una matriz de CPU de silicio monocristalino, producida con la necesidad de metalización de CPU a baja temperatura ambiente en primer lugar y soldadura al disipador de calor posteriormente.
La capa tiene que absorber la tensión resultante de la falta de coincidencia de los coeficientes de expansión térmica (CTE) de la matriz, el sustrato y el disipador de calor integrado durante los ciclos de temperatura. La figura a y b es la microestructura de la superficie de metalización, la figura c es la sección transversal entre la matriz de silicio y la capa de metalización, la estructura porosa puede liberar la tensión térmica durante los ciclos de temperatura.
Se puede ver por la demanda y el deseo del disipador de calor de soldadura directa de CPU que esta tecnología ha alcanzado un cierto consenso en la sociedad y se ha convertido en un problema urgente a resolver.
