Ozko grlo zmogljivosti procesorja
Intel je na svojem tehničnem forumu omenil, da je zaradi zamude pri pridobivanju ustrezne rešitve za težave z uhajajočim tokom in odvajanjem toplote, ko širina črte doseže nanometrsko lestvico, začasno opustil razvoj procesorjev z višjo glavno frekvenco in se obrnil k razvoju dvojedrnih ali celo večjedrnih procesorjev. Kljub temu je problem odvajanja toplote le začasno ublažen, proizvodnja toplote ene CPE se bo še naprej povečevala, odvajanje toplote pa se bo soočalo z večjimi izzivi.
Slika A je shematski diagram odvajanja toplote. Toploto ustvarja matrica procesorja in se neposredno prenaša na hladilno telo skozi varilno plast kovinske plasti. V sredini ni materiala z nizko toplotno prevodnostjo, kar bistveno izboljša njegovo toplotno prevodnost. Slika B je optični mikrofotograf prečnega prereza CPE. Vsaka plast je v tesnem stiku in zmanjšuje toplotni upor. Sliki C in D sta sliki CPE-ja, privarjenega neposredno na hladilnik prenosnika. Slika e je slika namestitve privarjenega CPE-ja v prenosni računalnik za neposredno izvajanje aplikacije.
Zaradi nepopolnosti v površinski topografiji se material za toplotni vmesnik (TIM1) običajno uporablja za zmanjšanje kontaktnega upora med silikonsko matrico in pokrovom, da zapolni vrzeli med dvema nepopolnima površinama. Pri veliki povečavi imajo celo polirane površine površinsko hrapavost, ki je zadostna za prekinitev toplotnega toka čez kontaktne vmesnike.
Materiali na osnovi polimerov se običajno uporabljajo kot TIM1 za prevajanje toplote čez vmesnik. Polimerni TIM je sestavljen iz prevodnih delcev polnila v polimerni matrici. Ker ima večina polimernih matriks zelo slabo toplotno prevodnost, toplotna prevodnost poteka predvsem prek tesnega stika med delci polnila, zato je enostavno razumeti, zakaj ima 100-odstotni kovinski ali spajkalni TIM veliko večjo toplotno prevodnost kot polimerni TIM. .
Predstavljamo varilno integrirano hladilno strukturo, ki združuje hladilno telo in enokristalno silicijevo CPE matrico, proizvedeno s potrebo po najprej metalizaciji CPE pri nizki sobni temperaturi in nato z varjenjem na hladilno telo.
Plast mora absorbirati napetost, ki je posledica neusklajenosti koeficientov toplotnega raztezanja (CTE) matrice, podlage in integriranega hladilnega telesa med temperaturnim ciklom. Sliki a in b sta mikrostruktura metalizacijske površine, slika c je prečni prerez med silikonsko matrico in metalizacijsko plastjo, porozna struktura lahko sprosti toplotno napetost med temperaturnim ciklom.
Iz povpraševanja in želje po neposrednem varilnem hladilniku CPU je razvidno, da je ta tehnologija do določene mere dosegla soglasje v družbi in postala nujen problem, ki ga je treba rešiti.
