Nowa technika ograniczania rozpraszania ciepła w stosach procesorów
Motorem miniaturyzacji w sektorze mikroelektroniki jest zapotrzebowanie na urządzenia o większej funkcjonalności w mniejszym opakowaniu i po niższej cenie. Dalsza miniaturyzacja będzie wymagać skokowej zmiany w projektowaniu, jednak umieszczanie pojedynczych płytek półprzewodnikowych jedna na drugiej wymaga niezawodnej technologii elektronicznego łączenia. Integracja wymaga obniżenia oporu cieplnego, co umożliwi wyższą gęstość wzajemnego łączenia i niezawodność urządzeń podczas ładowania termomechanicznego. Brak tego typu technologii i brak możliwości dalszej miniaturyzacji stały się bodźcem do zainicjowania finansowanego ze środków UE projektu HYPERCONNECT (Functional joining of dissimilar materials using directed self-assembly of nanoparticles by capillary-bridging). W projekcie HYPERCONNECT opracowano pionierski proces sekwencyjnego formowania złączy. Aby konstrukcja zamku była stabilna, piasek musi być mokry — tak samo małe wodne mostki kapilarne również mogą pomóc w spajaniu stosów procesorów. Podejście to polega na wstrzykiwaniu nanocząstek do złoża fluidalnego struktur o wielkości mikrometrów w celu utworzenia szlaków przewodzących ciepło pomiędzy procesorami. Odparowywanie płynów zawierających te małe nanocząstki powoduje przyleganie nanocząstek do powierzchni styku pomiędzy większymi cząstkami. Uzyskane w ten sposób szlaki pomiędzy sferami o wielkości mikrometrów utworzonymi przez mostki kapilarne zwiększają wydajność rozpraszania ciepła w trójwymiarowych stosach procesorów. Dzięki zastosowaniu mieszaniny płynu i nanocząstek do uformowania szlaków ułatwiających transport ciepła można układać stosy z setek procesorów. Pozwala to na zmniejszenie wielkości obudowy i ograniczenie zużycia energii, a także znacznie poprawia przepustowość. W ramach projektu HYPERCONNECT powstała wysokiej klasy technologia łączenia multimateriałów o 10-krotnie wyższej przewodności cieplnej i 5-krotnie większej niezawodności. Otwiera ona drogę ku nowatorskim trójwymiarowym architekturom stosów mikroukładów, wytyczając szlak ku dalszej miniaturyzacji i zapewniając UE wiodącą pozycję w tym ważnym gospodarczo wyścigu.
Słowa kluczowe
Rozpraszanie ciepła, trójwymiarowe stosy procesorów, technika łączenia, HYPERCONNECT, mostki kapilarne, zaawansowane materiały i nanotechnologia (NMP)
