ব্লগের বিস্তারিত

তাপীয় ব্যবস্থাপনার ক্রমবর্ধমান গুরুত্ব

CoWoS (চিপ-অন-ওয়েফার-অন-সাবস্ট্র্যাট) প্যাকেজিং উচ্চ-কার্যকারিতা কম্পিউটিং, এআই ত্বরণকারী এবং উচ্চ-ব্যান্ডউইথ মেমরি মডিউলগুলির জন্য একটি প্রভাবশালী পদ্ধতিতে পরিণত হয়েছে।প্রায়শই প্রধান ফোকাস আন্তঃসংযোগ ঘনত্বের উপর পড়ে, চিপলেট ইন্টিগ্রেশন, বা লজিক-নড স্কেলিং। তবে, শেষ পর্যন্ত পারফরম্যান্সকে সীমাবদ্ধ করে এমন অন্যতম গুরুত্বপূর্ণ কারণ হ'ল তাপীয় ব্যবস্থাপনা।

শক্তি ঘনত্ব ক্রমাগত বৃদ্ধি পাওয়ায়, ঐতিহ্যগত শীতল সমাধান যেমন তাপ সিঙ্ক, ফ্যান, বা তরল শীতলকরণ আর যথেষ্ট নয়।এবং তাপ ছড়িয়ে দেওয়ার যন্ত্রপাতি একটি ক্রমবর্ধমান কেন্দ্রীয় ভূমিকা পালন করেউদ্ভূত উপকরণগুলির মধ্যে, কার্বন ভিত্তিক সমাধান এবং প্রশস্ত-ব্যান্ডগ্যাপ সেমিকন্ডাক্টরগুলি মনোযোগ আকর্ষণ করেছে,সিআইসি সাবস্ট্রেট(সিলিসিয়াম কার্বাইড সাবস্ট্র্যাট)এর উচ্চ তাপ পরিবাহিতা, যান্ত্রিক দৃঢ়তা এবং তাপ স্থিতিশীলতার কারণে অনন্য সম্ভাবনা রয়েছে।

CoWoS তাপীয় পথঃ চ্যালেঞ্জ বোঝা

একটি CoWoS প্যাকেজ একাধিক স্তর গরম মাধ্যমে ভ্রমণ করতে হবে, যা গরম সক্রিয় dies দ্বারা উত্পন্ন প্রথম interposer মাধ্যমে laterally ছড়িয়ে, তারপর স্তর মাধ্যমে উল্লম্বভাবে সরানো,এবং অবশেষে বহিরাগত শীতল সিস্টেম পৌঁছায়প্রতিটি স্তর তাপীয় প্রতিরোধের পরিচয় দেয়, যা সঠিকভাবে পরিচালিত না হলে হটস্পট হতে পারে।

ঐতিহ্যগত সিলিকন ভিত্তিক CoWoS এ, ইন্টারপোজার তাপকে মাঝারিভাবে ভালভাবে পরিচালনা করে, কিন্তু বেধ এবং উপাদান সীমাবদ্ধতা এর কার্যকারিতা সীমাবদ্ধ করে।হটস্পট বৃদ্ধি, এবং তাপীয় গ্রেডিয়েন্ট যান্ত্রিক চাপ সৃষ্টি করতে পারে।সিআইসি সাবস্ট্রেটএটি পার্শ্বীয় তাপ ছড়িয়ে পড়া বাড়িয়ে তুলতে পারে এবং তাপ-প্ররোচিত বিকৃতির ঝুঁকি হ্রাস করতে পারে, সিস্টেম-স্তরের তাপ ব্যবস্থাপনায় একটি সমালোচনামূলক ফাঁককে পেরিয়ে দেয়।

সিলিকন ইন্টারপোজারঃ শক্তি এবং সীমাবদ্ধতা

সিলিকন ইন্টারপোজারগুলি তাদের পরিপক্ক উত্পাদন প্রক্রিয়া, সূক্ষ্ম-পিচ ইন্টারকানেক্ট সামঞ্জস্য এবং বৈদ্যুতিক পারফরম্যান্সের কারণে CoWoS এ ব্যাপকভাবে গৃহীত হয়।সিলিকন interposers ভাল কাজ করে, সুনির্দিষ্ট সংকেত রুটিং এবং যান্ত্রিক সমর্থন প্রদান করে।

যাইহোক, CoWoS উচ্চ-শক্তির অ্যাপ্লিকেশনগুলিতে স্কেল করার সাথে সাথে সীমাবদ্ধতাগুলি স্পষ্ট হয়ে ওঠেঃ

• স্থানীয় হটস্পট কর্মক্ষমতা এবং নির্ভরযোগ্যতা হ্রাস করে।

• সিলিকন ইন্টারপোজার এবং উচ্চ-শক্তির ডাইগুলির মধ্যে তাপীয় সম্প্রসারণের অসঙ্গতি চাপ এবং warpage সৃষ্টি করতে পারে।

• বেধের সীমাবদ্ধতা ইন্টারপোজারের তাপকে কার্যকরভাবে ছড়িয়ে দেওয়ার ক্ষমতাকে সীমাবদ্ধ করে।

এই চ্যালেঞ্জগুলি ব্যাখ্যা করে যে কেন বিকল্প বা পরিপূরক উপকরণ যেমনসিআইসি সাবস্ট্রেটপরবর্তী প্রজন্মের কোওএস সিস্টেমে পারফরম্যান্স এবং নির্ভরযোগ্যতা বজায় রাখতে এই পদ্ধতির প্রয়োজন হয়।

থার্মাল উপকরণ প্যালেট সম্প্রসারণ

উচ্চ ঘনত্বের CoWoS প্যাকেজিংয়ের তাপীয় চাহিদা মেটাতে সিলিকনের বাইরে যেতে হবে।

1. উন্নত তাপ ছড়িয়ে: তামা বা তামা-মলিবডেনাম কম্পোজিটগুলি স্থানীয় তাপীয় প্রতিরোধকে হ্রাস করতে পারে, তবে তারা প্রায়শই যান্ত্রিক অসঙ্গতি প্রবর্তন করে।

2. উচ্চ পারফরম্যান্স তাপীয় ইন্টারফেস উপাদান (টিআইএম): যোগাযোগ প্রতিরোধের হ্রাস, কিন্তু মৌলিক উপাদান সীমাবদ্ধতা অতিক্রম করতে পারে না।

3. সেরামিকস এবং ব্রড-ব্যান্ডগ্যাপ উপকরণ: যেমন উপাদানসিআইসি সাবস্ট্রেটএটি উচ্চ তাপ পরিবাহিতা, যান্ত্রিক শক্তি এবং রাসায়নিক স্থিতিশীলতার সাথে একত্রিত করে, এটি উচ্চ-শক্তি, উচ্চ-ঘনত্বের CoWoS অ্যাপ্লিকেশনের জন্য আদর্শ।

এই উপাদানগুলোকে কৌশলগতভাবে একত্রিত করে,এটি একটি CoWoS প্যাকেজ তৈরি করা সম্ভব যেখানে প্রতিটি স্তর শুধুমাত্র বাহ্যিক শীতল উপর নির্ভর করার পরিবর্তে তাপীয় ব্যবস্থাপনা একটি স্পষ্টভাবে সংজ্ঞায়িত ভূমিকা আছে.

সিলিকন কার্বাইড সাবস্ট্র্যাটঃ কোওএসে কার্যকরী ভূমিকা

সিআইসি সাবস্ট্র্যাট কোওএস প্যাকেজগুলিতে তাপ পরিচালনার জন্য প্রচলিত সিলিকন তুলনায় বেশ কয়েকটি সুবিধা দেয়ঃ

• উচ্চ তাপ পরিবাহিতা: তাপ ছড়িয়ে পড়ার জন্য পার্শ্বীয় এবং উল্লম্বভাবে সুবিধা দেয়, হটস্পটকে হ্রাস করে।

• নিম্ন তাপীয় প্রসারণ সহগ (সিটিই): তাপীয় চক্রের সময় যান্ত্রিক চাপ হ্রাস করে।

• যান্ত্রিক দৃঢ়তা: পাতলা এবং বড় এলাকার ওয়েফারগুলিতে মাত্রাগত স্থিতিশীলতা বজায় রাখে।

• রাসায়নিক স্থিতিশীলতা: আক্রমণাত্মক উচ্চ তাপমাত্রা প্রক্রিয়াকরণ এবং দীর্ঘমেয়াদী অপারেশন সঙ্গে সামঞ্জস্যপূর্ণ।

ব্যবহারিক প্রয়োগে, সিআইসি সাবস্ট্র্যাট একাধিক ভূমিকা পালন করতে পারেঃ

• একটি উচ্চ-কার্যকারিতা interposer হিসাবে, প্রতিস্থাপন বা সিলিকন স্তর পরিপূরক।

• উচ্চ শক্তির ডাইসের নিচে একটি অন্তর্নির্মিত তাপ-প্রসারিত স্তর হিসাবে।

• একটি কাঠামোগত স্তর হিসাবে প্যাকেজ স্থিতিশীল এবং তাপ চাপ অধীনে warpage প্রতিরোধ।

এই ভূমিকা interposer এবং স্তর একীভূত হিসাবে কাজ করতে অনুমতি দেয়তাপীয় এবং যান্ত্রিক প্ল্যাটফর্ম, শুধু বৈদ্যুতিক সংযোগ স্তর হিসেবে নয়।

তাপীয় উপাদানগুলির সিস্টেম-স্তরের প্রভাব

তাপীয় ব্যবস্থাপনা উপকরণগুলি তাপ অপসারণের চেয়ে বেশি প্রভাব ফেলে তারা সামগ্রিক সিস্টেম স্থাপত্য নির্ধারণ করে।সিআইসি সাবস্ট্রেটঅথবা অনুরূপ উন্নত উপকরণ, ডিজাইনাররা অর্জন করতে পারেঃ

• ক্রমাগত উচ্চ শক্তির অপারেশনের অধীনে উচ্চতর স্থায়ী কর্মক্ষমতা।

• তাপীয় গ্রেডিয়েন্ট হ্রাস, নির্ভরযোগ্যতা বৃদ্ধি এবং ব্যর্থতার হার হ্রাস।

• আরও কমপ্যাক্ট মাল্টি-চিপ মডিউল এবং বিচিত্র সংহতকরণ, যা এআই অ্যাক্সিলারেটর এবং উচ্চ-পারফরম্যান্স কম্পিউটিংয়ে উদ্ভাবনী নকশা সক্ষম করে।

অন্য কথায়, তাপীয় উপকরণগুলি এখন সীমাবদ্ধতার পরিবর্তে সক্ষমকারী হিসাবে কাজ করে। উপাদান স্তরে নেওয়া সিদ্ধান্তগুলি প্যাকেজ বিন্যাস, চিপলেট স্থাপন এবং শেষ পর্যন্ত প্রভাবিত করে,পুরো সিস্টেমের পারফরম্যান্স.

সিআইসি সাবস্ট্র্যাটের জন্য উত্পাদন বিবেচনা CoWoS

যদিও সিআইসি সাবস্ট্র্যাট উল্লেখযোগ্য সুবিধা প্রদান করে, তবে কোওএস প্যাকেজগুলিতে এর সংহতকরণের জন্য সাবধানে বিবেচনা করা প্রয়োজনঃ

• ওয়েফার পাতলা করা: সিআইসি সিলিকন এর চেয়ে কঠিন, যা সুনির্দিষ্ট পাতলা করার জন্য চ্যালেঞ্জিং।

• ফর্মেশন মাধ্যমে: সিআইসি-এর মধ্য দিয়ে প্রবেশের জন্য উন্নত ইটচিং বা লেজার-সহায়িত পদ্ধতির প্রয়োজন।

• ধাতবীকরণ: সিআইসিতে শক্তিশালী, নির্ভরযোগ্য ধাতব সংযুক্তি অর্জনের জন্য উচ্চ তাপমাত্রা অপারেশনের জন্য উপযুক্ত বাধা এবং সংযুক্তি স্তর প্রয়োজন।

• ত্রুটি নিয়ন্ত্রণ: 12 ইঞ্চি CoWoS এর জন্য বড় এলাকার SiC ওয়েফারগুলি ফলন নিশ্চিত করার জন্য অভিন্নতা এবং কম ত্রুটি ঘনত্ব বজায় রাখতে হবে।

এই চ্যালেঞ্জগুলি তুচ্ছ নয় তবে অতিক্রমযোগ্য। প্রক্রিয়া নিয়ন্ত্রণ, পরিদর্শন এবং উপাদান হ্যান্ডলিংয়ের সমাধানগুলি উচ্চ-কার্যকারিতা CoWoS অ্যাপ্লিকেশনগুলিতে সিআইসি সাবস্ট্র্যাট ব্যবহারের অনুমতি দেয়।

উপাদান-কেন্দ্রিক CoWoS আর্কিটেকচারগুলির দিকে

CoWoS এর বিবর্তন থেকে বোঝা যায় যে উন্নত প্যাকেজিং ক্রমবর্ধমানভাবেউপাদান চালিত. বৈদ্যুতিক সংযোগ এখনও গুরুত্বপূর্ণ, কিন্তু তাপীয় এবং যান্ত্রিক বৈশিষ্ট্যগুলি এখন সমানভাবে গুরুত্বপূর্ণ ভূমিকা পালন করে।সিআইসি সাবস্ট্রেট, CoWoS প্যাকেজগুলি উচ্চতর শক্তি ঘনত্বকে সমর্থন করতে পারে, তাপীয় ব্যর্থতার ঝুঁকি হ্রাস করতে পারে এবং জটিল বিচিত্র সংহতকরণ আর্কিটেকচারগুলি সক্ষম করতে পারে।

এই পরিবর্তনটি অর্ধপরিবাহী প্যাকেজিংয়ের ক্ষেত্রে একটি বিস্তৃত প্রবণতাও তুলে ধরেছেঃ উপাদান বিজ্ঞান, যান্ত্রিক প্রকৌশল এবং সিস্টেম-স্তরের নকশা একত্রিত হচ্ছে।ভবিষ্যতে CoWoS প্যাকেজগুলি ইন্টারকানেক্ট পিচ বা ডাই আকারের মতোই তাপীয় উপকরণগুলির পছন্দ দ্বারা সংজ্ঞায়িত হবে.

সিদ্ধান্ত

CoWoS তাপীয় ব্যবস্থাপনা উপকরণগুলি এখন আর পেরিফেরিয়াল নয় তারা আধুনিক উচ্চ-কার্যকারিতা সিস্টেমগুলির অপারেটিং আবরণকে সংজ্ঞায়িত করে।এবং উদ্ভাবনী উপাদান যেমনসিআইসি সাবস্ট্রেটতাপ ছড়ানোর জন্য নতুন পথ, যান্ত্রিক স্থিতিশীলতা এবং দীর্ঘমেয়াদী নির্ভরযোগ্যতা প্রদান করে।

উপাদান স্তরের উদ্ভাবন এবং সংহতকরণকে অগ্রাধিকার দিয়ে, কোওএস ডিজাইনাররা উচ্চতর কর্মক্ষমতা, ঘন আর্কিটেকচার এবং চাহিদাপূর্ণ পরিবেশে শক্তিশালী অপারেশন আনলক করতে পারে।শক্তির ঘনত্ব বাড়তে থাকেসিআইসি সাবস্ট্রেট পরবর্তী প্রজন্মের কোওএস প্রযুক্তির একটি মূল সক্ষমকারী হয়ে উঠবে, যা উপাদান বিজ্ঞান এবং সিস্টেম স্তরের পারফরম্যান্সের মধ্যে ব্যবধানকে কমিয়ে দেবে।