臺(tái)積電探索片上水冷散熱方案 未來芯片中集成水通道

　　對(duì)現(xiàn)在高性能芯片來說，散熱是一個(gè)棘手的問題。除了傳統(tǒng)的加裝散熱器使用風(fēng)冷散熱，水冷散熱似乎成了一個(gè)更為高效的選擇。像微軟這樣的業(yè)界巨頭，甚至將數(shù)據(jù)中心服務(wù)器放進(jìn)海中或者將設(shè)備浸泡在特殊液體里，提高散熱的效率。

　　據(jù)Hardwareluxx報(bào)道，近期臺(tái)積電（TSMC）在VLSI研討會(huì)上，展示了對(duì)片上水冷的研究，作為新的散熱解決方法，涉及將水通道直接集成到芯片的設(shè)計(jì)中。 當(dāng)前的散熱解決方法分別有散熱器直接接觸、直接芯片接觸技術(shù)或浸沒在非導(dǎo)電液體中。前兩種散熱解決方案只能對(duì)直接接觸面散熱，若芯片采用堆疊技術(shù)，散熱方面就會(huì)遇到更大困難。

　　隨著芯片設(shè)計(jì)越來越復(fù)雜，以及工藝制造技術(shù)的發(fā)展，更緊密的工藝和垂直3D芯片堆疊等技術(shù)，讓晶體管之間的空間被壓縮得更厲害，如何解決散熱成了一個(gè)大難題。臺(tái)積電的研究人員認(rèn)為未來的解決方法是讓水在夾層電路之間流動(dòng)，聽起來好像很簡(jiǎn)單，但實(shí)際操作起來是非常難的?，F(xiàn)階段浸沒在非導(dǎo)電液體中散熱對(duì)于采用堆疊技術(shù)的芯片而言是個(gè)不錯(cuò)的辦法，但在傳統(tǒng)的使用場(chǎng)景里就變得很昂貴了，而且難以部署。

　　臺(tái)積電為此對(duì)三種不同的硅水道做了相關(guān)的模擬試驗(yàn)，一種是直接水冷方法，水有自己的循環(huán)通道直接蝕刻到芯片的硅片中;另一種是水通道蝕刻到芯片頂部硅層，使用 OX（氧化硅融合）的熱界面材料（TIM）層將熱量從芯片傳遞到水冷層;最后是一種將熱界面材料層換成簡(jiǎn)單便宜的液態(tài)金屬。

　　結(jié)果顯示第一種方法最好，其次是第二種方法。當(dāng)然，這些看起來很奇怪的設(shè)計(jì)現(xiàn)在還不能真正使用，還要等數(shù)年的時(shí)間，不過將是未來解決半導(dǎo)體散熱的前進(jìn)方向之一。