先進封裝

熱管理(thermal management)

熱管理(thermal management)是一門藝術:把熱從晶片中夠快地導出,讓它永遠不會把自己煮熟。每顆切換的電晶體都把一點電能變成熱,高階處理器可在指甲大小的面積上傾洩數百瓦——其功率密度堪比廚房電爐。若這些熱排不掉,矽的溫度便會攀升,直到效能降頻、可靠度崩潰,或元件直接失效。

這份工作是一連串「踏腳石」,每一步都有自己的熱阻:熱從電晶體穿過矽、越過熱介面材料(TIM)、進入散熱蓋或上蓋、再到散熱片,最後交給流動的空氣或液體冷媒。先進封裝讓這件事困難許多,因為堆疊的 3D 晶粒把高溫層埋在熱無法逸出之處,而龐大的 2.5D 模組又把巨大的總功率集中起來。工程師以更厚的銅蓋、蝕刻進矽中的微流道、背面液冷,以及把最熱的區塊放在能「呼吸」之處的細緻佈局來因應。

T_junction = T_ambient + P · θ_JA (θ_JA = junction-to-ambient thermal resistance)

通常設限的是「熱點」而非平均溫度:一個比其餘部分高 30 °C 的微小區域就能讓整顆晶片降頻,因此佈局工程師會刻意把高活動區塊分散開,而非擠成一團。

又称
heat dissipationpackage thermal design散熱設計