A equipe de fundição da Intel revelou recentemente um estudo inovador focado em tecnologia avançada de embalagens. Eles propuseram um método inovador de projeto desacoplado para a montagem de dissipadores de calor, com o objetivo de resolver problemas de longa data relacionados à fabricação e dissipação de calor em chips ultra-grande. Este avanço é visto como um passo crucial para permitir chips embalados de maior potência e maior área, ao mesmo tempo em que ajuda a gerenciar custos de fabricação.

Tradicionalmente, a embalagem de chips de alto desempenho depende de dissipadores de calor de metal monolíticos (IHS) que exigem usinagem de precisão para formar cavidades intrincadas para caber em pacotes de múltiplos chips ou arranjos de computação heterogênea. No entanto, com áreas de chips próximas ou superiores a 7000 milímetros quadrados, os processos de estampagem tradicionais não atendem às necessidades geométricas complexas. A usinagem CNC que poderia atender a essas demandas é dispendiosa e alongará os ciclos de produção, limitando assim o pacote avançado em contextos de produção em massa. A nova abordagem da Intel procura enfrentar esses desafios.

A pesquisa, detalhada no artigo "A New Decoupled Assembly Method for Advanced Packaging of Integrated Heat Sinks ", explica que, dividindo um dissipador de calor de uma peça complexa em vários componentes estruturalmente mais simples e montando-os durante a fase de embalagem usando processos padrão, a dificuldade de fabricação é reduzida e o rendimento da embalagem é melhorado. A inovação principal aqui envolve o uso de um IHS plano como dissipador de calor principal, complementado por estruturas de reforço que preservam a planaridade e formam as cavidades necessárias para configurações multi-chip. Materiais de ligação melhorados e interfaces de contato melhoram os caminhos térmicos, levando a uma redução de cerca de 30% na deformação do pacote e uma redução de 25% nos vazios do material da interface térmica.

Os dados de teste da Intel indicam que esta estrutura desacoplada não só aumenta as métricas de coplanaridade (ou seja, a planaridade da superfície da embalagem) em uma média de 7%, mas também pode ser implementado diretamente em linhas de embalagem existentes sem a necessidade de novos equipamentos caros. Como os componentes podem ser produzidos em massa usando processos de estampagem comuns, este método oferece benefícios significativos de custo e compatibilidade com o processo.

À medida que as CPUs e GPUs de alto desempenho continuam a evoluir em direção a densidades de potência mais altas e áreas de pacote maiores, a dissipação eficiente de calor continua sendo um gargalo crítico no design e desempenho. Os projetos de cobertura metálica tradicionais geralmente oferecem eficiência de dissipação de calor limitada ao manusear pilhas de multi-chip e interconexões complexas, resultando em caminhos de dissipação de calor estendidos e interfaces de contato desiguais. O design térmico modular inovador da Intel redefine a estrutura térmica, otimizando os caminhos térmicos e o suporte mecânico de alta qualidade simultaneamente. Por exemplo, em cenários de embalagem de várias cavidades, um IHS plano pode cobrir diretamente a área do núcleo do chip, enquanto os reforços oferecem suporte localizado para evitar a deformação do pacote causada por distribuição desigual de tensão. Isso mantém as capacidades de dissipação de calor e, ao mesmo tempo, melhora a estabilidade do pacote.

A Intel afirma que esta inovação será particularmente benéfica para suas plataformas de embalagem avançadas "ultra-grande ", como aquelas que usam pacotes de computação de alta largura de banda multi-chipset e interconexão multicamada. Em comparação com os métodos tradicionais de processamento holístico, esta abordagem desacoplada não só aumenta o desempenho térmico, mas também reduz a complexidade do processo, oferecendo uma solução mais econômica para futuros chips destinados a servidores, aceleradores de IA e computação de alto desempenho.

A equipe de pesquisa sugere ainda que o conceito de dissipadores de calor desacoplados se estende além das coberturas metálicas; ele pode potencialmente ser aplicado a materiais compostos e estruturas integradas resfriadas por líquido. Eles estão atualmente investigando métodos para implementar essa estratégia com dissipadores de calor compostos metálicos de alta condutividade térmica, bem como interface direta com sistemas de resfriamento líquido através de interfaces modulares para otimizar ainda mais a gestão térmica.

A longo prazo, esta pesquisa indica que o foco da Intel em embalagens avançadas está mudando de miniaturização extrema para inovação em nível de sistema. Ao desacoplar o design térmico das estruturas mecânicas, a Intel está se esforçando para estabelecer um sistema de processo de embalagem mais adaptável, fornecendo suporte para futuros nós de processo como 18A e 14A. Esta acumulação de tecnologia de fabricação fundamental pode ser crucial para a Intel para recuperar a competitividade dentro do setor de fundição, especialmente na corrida por embalagens heterogêneas em larga escala.