L'équipe de fonderie d'Intel vient de révéler une étude novatrice axée sur la technologie d'emballage avancée. Ils ont proposé une méthode révolutionnaire de conception découplée pour l'assemblage des dissipateurs thermiques, visant à résoudre des problèmes de longue date liés à la fabrication et à la dissipation de la chaleur dans les puces extralarges. Cette avancée est jugée cruciale pour permettre des puces plus puissantes et avec de plus grandes surfaces, tout en aidant simultanément à gérer les coûts de production. Les emballages de puces haute performance ont traditionnellement recours aux dissipateurs thermiques monolithiques en métal (IHS) nécessitant un usinage de précision afin de former des cavités complexes, adaptées aux emballages multi-puces ou aux arrangements informatiques hétérogènes. Cependant, lorsque la surface des puces approche ou dépasse les 7000 millimètres carrés, les procédés traditionnels d'estampage se montrent incapables de répondre aux besoins géométriques complexes. L'usinage CNC pouvant remédier à ces exigences est onéreux et prolonge les cycles de production, limitant ainsi l'emballage avancé dans les contextes de production en grande série. La nouvelle approche d'Intel se propose de relever ces défis.

La recherche, détaillée dans le document « Une nouvelle méthode d'assemblage découplée pour l'emballage des dissipateurs thermiques intégrés », montre qu'en divisant un dissipateur thermique monolithique complexe en composants structurellement plus simples et en les assemblant pendant la phase d'emballage via des processus standard, la difficulté de fabrication est réduite et le rendement de l'emballage est optimisé. L'innovation principale consiste à utiliser un IHS plat comme dissipateur thermique principal, complété par des structures de renforcement qui préservent la planéité et forment les cavités nécessaires pour les configurations multi-puces. Des matériaux de liaison améliorés et des interfaces de contact optimisées perfectionnent les chemins thermiques, réduisant ainsi d'environ 30 % la déformation des emballages et de 25 % les vides des matériaux d'interface thermique. La démarche semble s'apparenter à un principe de conception de niveau physique. Les tests d'Intel indiquent que cette structure découplée améliore non seulement la coplanarité des mesures (c'est-à-dire la planéité de la surface d'emballage) de 7 % en moyenne, mais permet également une intégration directe sur les lignes d'emballage existantes, sans nécessiter de nouveaux équipements coûteux. Puisque les composants peuvent être produits en série via des procédés d'estampage classiques, cette méthode présente d'importants avantages en termes de coûts et de compatibilité des processus.

Alors que les processeurs et GPU haute performance continuent d'évoluer avec des densités de puissance accrues et des surfaces d'emballage plus grandes, la dissipation thermique effective demeure un obstacle majeur en termes de conception et de performances. Les couvercles métalliques traditionnels montrent souvent des limites en termes d'efficacité dans la dissipation thermique face aux ensembles de multiples puces et aux interconnexions complexes, ce qui provoke des chemins de dissipation thermique étendus et des interfaces de contact inégales. La conception thermique modulaire innovante d'Intel redéfinit la structure thermique, optimisant simultanément les chemins thermiques élevés et le soutien mécanique. Par exemple, dans des scénarios d'emballage multi-cavités, un IHS plat peut couvrir directement la zone de la puce centrale, tandis que les renforts assurent un soutien localisé pour éviter la déformation de l'emballage causée par une répartition inégale des contraintes. Cela préserve les capacités de dissipation thermique tout en améliorant simultanément la stabilité du paquet.

Intel assure que cette innovation sera particulièrement bénéfique pour ses plateformes d'emballage avancées "ultra-larges", comme celles employant des paquets informatiques multi-puces à haute bande passante et interconnectés multicouches. Par rapport aux méthodes de traitement holistiques traditionnelles, cette approche découplée améliore non seulement les performances thermiques, mais simplifie également le processus, apportant une solution plus économique pour les futures puces destinées aux serveurs, aux accélérateurs d'IA et au calcul haute performance. L'équipe de recherche suggère en outre que le concept de dissipateurs de chaleur découplés peut dépasser les simples couvertures métalliques ; il pourrait potentiellement être appliqué aux matériaux composites et aux structures refroidies par liquide intégrées. Ils étudient actuellement des méthodes pour appliquer cette stratégie avec des dissipateurs de chaleur composites en métal à haute conductivité thermique, ainsi qu'une interface directe avec des systèmes de refroidissement liquide via des interfaces modulaires afin d'optimiser encore la gestion thermique. À long terme, cette recherche indique que l'orientation d'Intel pour les emballages avancés s'éloigne de la miniaturisation extrême pour se tourner vers l'innovation au niveau des systèmes. En séparant la conception thermique des structures mécaniques, Intel cherche à établir un système de processus d'emballage plus adaptable, soutenant les futurs noeuds de processus tels que 18A et 14A. Cette accumulation de technologies de fabrication fondamentales pourrait se révéler cruciale pour qu'Intel retrouve sa compétitivité dans le secteur de la fonderie, surtout dans la course à l'emballage hétérogène à grande échelle.