Usko grlo u performansama procesora
Intel je na svom tehničkom forumu spomenuo da je zbog kašnjenja u pronalaženju odgovarajućeg rješenja za probleme struje curenja i disipacije topline kada širina linije dosegne nanometarsku skalu, privremeno odustao od razvoja CPU-a s višom glavnom frekvencijom i okrenuo se razvoju dvojezgrenih ili čak višejezgrenih CPU-a. Čak i tako, problem disipacije toplote je samo privremeno ublažen, proizvodnja toplote jednog CPU-a će nastaviti da se povećava, a disipacija toplote će se suočiti sa većim izazovima.
Slika A je šematski dijagram odvođenja toplote. Toplota se generiše pomoću matrice procesora i direktno se prenosi na hladnjak kroz sloj za zavarivanje metalnog sloja. U sredini nema materijala niske toplotne provodljivosti, što značajno poboljšava njegovu toplotnu provodljivost. Slika B je optički mikrograf poprečnog presjeka CPU-a. Svaki sloj je u bliskom kontaktu i smanjuje toplotni otpor. Sl. C i D su slike CPU-a direktno zavarenog za hladnjak notebook računara. Slika e je slika instaliranja zavarenog CPU-a u notebook za direktno pokretanje aplikacije.
Zbog nesavršenosti u topografiji površine, termalni materijal interfejsa (TIM1) se obično koristi za smanjenje otpora kontakta između silikonske matrice i poklopca, kako bi se popunile praznine između dvije nesavršene površine. Pod velikim uvećanjem, čak i polirane površine pokazuju hrapavost površine dovoljnu za prekid toka toplote preko kontaktnih površina.
Materijali na bazi polimera se obično koriste kao TIM1 za provođenje toplote preko interfejsa. Polimer TIM se sastoji od provodljivih čestica punila u polimernoj matrici. Budući da većina polimernih matrica ima vrlo lošu toplotnu provodljivost, provodljivost toplote je uglavnom kroz intimni kontakt između čestica punila, stoga je lako razumeti zašto 100% metal ili lem TIM ima mnogo veću toplotnu provodljivost od polimerne baze TIM .
Predstavljamo integrisanu strukturu hlađenja za zavarivanje koja kombinuje hladnjak i CPU matricu od monokristalnog silikona, proizvedenu sa potrebom za metalizacijom procesora na niskim sobnim temperaturama, a zatim i zavarivanjem na hladnjak.
Sloj mora apsorbirati naprezanje koje nastaje zbog neusklađenosti koeficijenata toplinskog širenja (CTE) matrice, podloge i integriranog hladnjaka tokom cikliranja temperature. Slika a i b je mikrostruktura metalizacijske površine, slika c je poprečni presjek između silikonske matrice i metalizacijskog sloja, porozna struktura može osloboditi toplinsko naprezanje tokom temperaturnog ciklusa.
Iz potražnje i želje CPU hladnjaka za direktno zavarivanje vidi se da je ova tehnologija u određenoj mjeri postigla konsenzus u društvu i postala hitan problem koji treba riješiti.
