ব্লগের বিস্তারিত

1কম্পিউটিং যুগের নতুন বোতল ঘাঃ তাপ, ট্রানজিস্টর নয়

কয়েক দশক ধরে, জিপিইউ পারফরম্যান্সের উন্নতি মূলত ট্রানজিস্টর স্কেলিং এবং প্রক্রিয়া-নড অগ্রগতি দ্বারা চালিত হয়েছিল। তবে আজকের এআই প্রশিক্ষণে, অনুমান,এবং হাই পারফরম্যান্স কম্পিউটিং (এইচপিসি) ওয়ার্কলোড, জিপিইউ একটি নতুন শারীরিক সীমাবদ্ধতার দিকে এগিয়ে যাচ্ছে তাপীয় ব্যবস্থাপনা প্রভাবশালী সীমাবদ্ধতা হয়ে উঠছে।

পরবর্তী প্রজন্মের জিপিইউ, এনভিআইডিআইএর নেতৃত্বে, একক প্যাকেজ শক্তি খরচকে শত শত ওয়াট থেকে ৭০০ ওয়াট এবং তারও বেশি পর্যন্ত ঠেলে দিয়েছে। যদিও অর্ধপরিবাহী প্রক্রিয়াগুলি বিকশিত হতে থাকে,পাওয়ার ঘনত্ব বাড়তে থাকেএই স্কেলে সিলিকন ডাই থেকে তাপ দক্ষতার সাথে নিষ্কাশন করার ক্ষমতা এখন আর দ্বিতীয় উদ্বেগের বিষয় নয়, এটি সরাসরি ঘড়ির ফ্রিকোয়েন্সি সীমাবদ্ধ করে।নির্ভরযোগ্যতা, এবং সিস্টেমের জীবনকাল।

এই পরিবর্তন শিল্পকে একটি গুরুত্বপূর্ণ কিন্তু প্রায়শই উপেক্ষা করা উপাদান পুনর্বিবেচনা করতে বাধ্য করেঃ ইন্টারপোজার উপাদান।

2কেন সিলিকন এখন আর আদর্শ ইন্টারপোজার উপাদান নয়

সিলিকন ইন্টারপোজার দীর্ঘদিন ধরে 2.5 ডি ইন্টিগ্রেশন এবং কোওএস এর মতো উন্নত প্যাকেজিং প্রযুক্তির মেরুদণ্ড।তাদের জনপ্রিয়তা উৎকৃষ্ট লিথোগ্রাফিক সামঞ্জস্য এবং সুপ্রতিষ্ঠিত উত্পাদন অবকাঠামো থেকে উদ্ভূত.

যাইহোক, সিলিকন কখনোই চরম তাপীয় পরিবেশের জন্য অপ্টিমাইজ করা হয়নিঃ

• সিলিকন এর তাপ পরিবাহিতা (~ 150 W/m·K) লজিক ডিভাইসের জন্য পর্যাপ্ত কিন্তু অতি-উচ্চ ক্ষমতা প্যাকেজ জন্য ক্রমবর্ধমান অপর্যাপ্ত।

• থার্মাল বোতল ঘাঁটিগুলি ডাই-ইন্টারপোজার এবং ইন্টারপোজার-সাবস্ট্রেট ইন্টারফেসগুলিতে উপস্থিত হয়, স্থানীয় হট স্পট তৈরি করে।

• শক্তি ঘনত্ব বাড়ার সাথে সাথে সিলিকন ইন্টারপোজারগুলি তাপীয় প্রতিরোধের স্ট্যাকিংয়ে অবদান রাখে, কার্যকর তাপ ছড়িয়ে পড়া সীমাবদ্ধ করে।

যেহেতু জিপিইউ আর্কিটেকচারগুলি চিপলেট, এইচবিএম স্ট্যাক এবং বিচ্ছিন্ন সংহতকরণের মাধ্যমে স্কেল করে, ইন্টারপোজার আর একটি প্যাসিভ রাউটিং স্তর নয়, এটি একটি সমালোচনামূলক তাপ পথ হয়ে ওঠে।

3সিলিকন কার্বাইড (সিআইসি): তাপের জন্য ডিজাইন করা একটি উপাদান

সিলিকন কার্বাইড(সিআইসি) সিলিকন থেকে মৌলিকভাবে ভিন্ন। মূলত উচ্চ শক্তি এবং উচ্চ তাপমাত্রা শক্তি ইলেকট্রনিক্সের জন্য তৈরি করা হয়,এর অন্তর্নিহিত বৈশিষ্ট্যগুলি পরবর্তী প্রজন্মের জিপিইউ প্যাকেজিংয়ের তাপীয় চাহিদার সাথে উল্লেখযোগ্যভাবে সামঞ্জস্যপূর্ণ:

• উচ্চ তাপ পরিবাহিতা (সাধারণত ৩৭০-৪৯০ W/m·K), সিলিকনের দ্বিগুণেরও বেশি

• বিস্তৃত ব্যান্ডগ্যাপ এবং শক্তিশালী পরমাণু বন্ধন, উচ্চ তাপমাত্রায় তাপ স্থিতিশীলতা সক্ষম করে

• কিছু পাওয়ার ডিভাইস আর্কিটেকচারের সাথে কম তাপীয় সম্প্রসারণের অসঙ্গতি, থার্মোমেকানিকাল স্ট্রেস হ্রাস করে

এই বৈশিষ্ট্যগুলি সিআইসিকে কেবলমাত্র উত্তাপের আরও ভাল পরিবাহক নয়, তাপ পরিচালনার জন্য ডিজাইন করা একটি উপাদানও করে।

4. সিআইসি ইন্টারপোজারঃ ইলেকট্রিক ব্রিজ থেকে থার্মাল ব্যাকবোন পর্যন্ত

সিআইসি ইন্টারপোজার দ্বারা প্রবর্তিত ধারণাগত পরিবর্তনটি সূক্ষ্ম কিন্তু গভীরঃ
ইন্টারপোজার এখন শুধু একটি বৈদ্যুতিক ইন্টারকানেক্ট নয়, এটি একটিসক্রিয় তাপ ছড়িয়ে পড়া স্তর.

উন্নত জিপিইউ প্যাকেজগুলিতে, সিআইসি ইন্টারপোজারগুলিঃ

• দ্রুত উচ্চ ক্ষমতা লজিকাল dies এবং ভোল্টেজ নিয়ন্ত্রণ উপাদান থেকে দূরে তাপ পরিচালনা

• সামগ্রিক তাপ প্রতিরোধের হ্রাস করে পিক জংশন তাপমাত্রা হ্রাস করুন

• মাল্টি-চিপ মডিউলগুলির মধ্যে আরও অভিন্ন তাপমাত্রা বিতরণ সক্ষম করুন

• তাপীয় চক্রের চাপ হ্রাস করে দীর্ঘমেয়াদী নির্ভরযোগ্যতা উন্নত করা

জিপিইউ প্যাকেজের কাছে বা এর ভিতরে ইন্টিগ্রেটেড পাওয়ার ডিভাইসের জন্য, যেমন ইন-প্যাকেজ ভোল্টেজ রেগুলেটর, এই তাপীয় সুবিধাটি বিশেষভাবে গুরুত্বপূর্ণ।

5. কেন সিআইসি জিপিইউ সিস্টেমের পাওয়ার ডিভাইসের জন্য বিশেষভাবে গুরুত্বপূর্ণ

যদিও জিপিইউ ডাই নিজেই একটি প্রধান তাপ উত্স, বিদ্যুৎ সরবরাহকারী উপাদানগুলি বৈদ্যুতিক ক্ষতি হ্রাস করার জন্য প্রসেসরটির আরও কাছাকাছি সংহত করা হয়। এই উপাদানগুলি প্রায়শই এর অধীনে কাজ করেঃ

• উচ্চ বর্তমান ঘনত্ব

• উচ্চতর সুইচিং ফ্রিকোয়েন্সি

• ধ্রুবক তাপীয় চাপ

পাওয়ার ইলেকট্রনিক্সে সিআইসি এর ঐতিহ্য এটিকে অনন্যভাবে উপযুক্ত করে তোলে। একটি সিআইসি ইন্টারপোজার একযোগে বৈদ্যুতিক বিচ্ছিন্নতা, যান্ত্রিক স্থিতিশীলতা এবং দক্ষ তাপ নিষ্কাশন সমর্থন করতে পারে,একটি আরো তাপীয়ভাবে সুষম সিস্টেম স্তরের নকশা তৈরি.

এই অর্থে, সিআইসি সর্বত্র সিলিকনকে প্রতিস্থাপন করে না, তা তাপীয় পদার্থবিজ্ঞানকে সীমাবদ্ধ করার ক্ষেত্রে সিলিকনকে বৃদ্ধি করে।

6উৎপাদন ও একীকরণের চ্যালেঞ্জ

এর সুবিধা সত্ত্বেও, সিআইসি ইন্টারপোজারগুলি একটি ড্রপ-ইন প্রতিস্থাপন নয়ঃ

• সিআইসি সিলিকনের চেয়ে কঠিন এবং আরো ভঙ্গুর, যা উত্পাদন জটিলতা বৃদ্ধি করে

• গঠন, পোলিশ এবং ধাতবীকরণের জন্য বিশেষ প্রক্রিয়া প্রয়োজন

• পরিপক্ক সিলিকন ইন্টারপোজার প্রযুক্তির তুলনায় খরচ এখনও বেশি

যাইহোক, জিপিইউ পাওয়ার এনভেলভগুলি ক্রমবর্ধমান হওয়ায়, তাপীয় অকার্যকারিতা উপাদান খরচ থেকে বেশি ব্যয়বহুল হয়ে ওঠে।প্রতি ওয়াট পারফরম্যান্স এবং নির্ভরযোগ্যতা বৃদ্ধি ক্রমবর্ধমানভাবে সিআইসি ভিত্তিক সমাধান গ্রহণের যুক্তি দেয়.

7. ভবিষ্যতের দিকে তাকিয়েঃ প্রথম শ্রেণীর সীমাবদ্ধতা হিসাবে তাপীয় নকশা

এনভিআইডিআইএর পরবর্তী প্রজন্মের জিপিইউর বিবর্তন একটি বিস্তৃত শিল্পের প্রবণতাকে তুলে ধরেছে:
তাপীয় নকশা এখন আর একটি পরবর্তি চিন্তা নয়, এটি একটি প্রাথমিক স্থাপত্যগত সীমাবদ্ধতা।

SiC interposers এই চ্যালেঞ্জের জন্য একটি উপাদান স্তরের প্রতিক্রিয়া প্রতিনিধিত্ব করে। তারা শুধুমাত্র ভাল ঠান্ডা না;তারা নতুন প্যাকেজিং কৌশলগুলিকে সক্ষম করে যা চরম শক্তি ঘনত্ব এবং ভিন্নতাপূর্ণ সংহতকরণের বাস্তবতার সাথে সামঞ্জস্যপূর্ণ.

আগামী বছরগুলোতে, সবচেয়ে উন্নত জিপিইউ সিস্টেমগুলিকে কেবল প্রক্রিয়া নোড বা ট্রানজিস্টরের সংখ্যা দ্বারা সংজ্ঞায়িত করা হবে না, বরং প্যাকেজের প্রতিটি স্তরে তারা কতটা বুদ্ধিমানভাবে তাপ পরিচালনা করে।