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未来芯片实现三维导热硅脂封装散热技术还有多远

未来芯片实现三维导热硅脂封装散热技术还有多远:随着半导体工艺的微细化,每个晶体管的单位体积运算能力已经与人的大脑相同了。不过,目前还很难通过组合多个晶体管,以与大脑相同的体积实现相同的运算能力。通过采用多种导热材料封装技术,有可能以比大脑稍大的体积实现跟大脑相同的运算能力。比如,通过采用以下三项技术,能够以10升的体积实现1PFLOPS的运算能力。这里介绍的三项技术分别是三维导热绝缘封装技术、导热硅脂散热技术和供电技术。这三项技术都比目前已投入实用的技术有了很大的飞跃,但并非不能实现。

首先是三维导热绝缘封装技术。要实现高密度计算就必须要在很小的体积里安装多个晶体管,要经过数个步骤,最后封装。IBM介绍的封装方法是,首先在能够利用现在的工艺技术制造的多核处理器芯片里三维层叠多个内存芯片;然后,把多个这种三维芯片纵向层叠起来;再将其二维排列在基板上,然后将多个这种基板封装在机架里。三维封装中如果采用TSV等技术,单位体积的运算功能密度可以接近人脑。10升体积的运算能力能够达到1PFLOPS。

但这样还面临着一些问题,第一个是散热,第二个是芯片端子数不足。第一个问题有望通过液冷技术解决。现在一般以基板和部件为单位实施液冷,而IBM的技术是在芯片间通入液体进行冷却。如果把现在的方式叫做宏液冷,那么IBM提出的方式可以称做微液冷。

第三项技术是用来解决芯片端子数不足问题的,通过改进第二项技术——液冷技术而实现。具体来说就是,冷却使用的液体采用电解液,利用电气化学反应从芯片间流动的电解液中获取电源。芯片上不需要电源引脚,可以将所有引脚用作信号端子,因此能够解决端子数量不足的问题。

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