চিপ প্যাকেজিংয়ের তাপীয় সমস্যা কীভাবে সমাধান করবেন
উন্নত প্যাকেজিং চিপগুলি শুধুমাত্র উচ্চ-পারফরম্যান্স কম্পিউটিং, কৃত্রিম বুদ্ধিমত্তা, শক্তির ঘনত্ব বৃদ্ধি ইত্যাদির চাহিদা পূরণ করে না, তবে উন্নত প্যাকেজিংয়ের তাপ অপচয়ের সমস্যাগুলিকেও জটিল করে তোলে। কারণ একটি চিপের একটি হট স্পট পার্শ্ববর্তী চিপগুলির তাপ বিতরণকে প্রভাবিত করতে পারে। চিপগুলির মধ্যে আন্তঃসংযোগের গতিও SoC এর তুলনায় মডিউলগুলিতে ধীর।
ইঞ্জিনিয়াররা জটিল মডিউলগুলি থেকে তাপ অপসারণের কার্যকর উপায় অনুসন্ধান করছেন। একই প্যাকেজে পাশাপাশি একাধিক চিপ স্থাপন করা তাপীয় সমস্যাগুলিকে উপশম করতে পারে, কিন্তু কোম্পানিটি পারফরম্যান্স উন্নত করতে এবং শক্তি কমানোর জন্য চিপ স্ট্যাকিং এবং ঘন প্যাকেজিংয়ে আরও অনুসন্ধান করে, তারা তাপ সম্পর্কিত একাধিক নতুন সমস্যাগুলির সাথে লড়াই করছে।
CPU এবং HBM সহ বর্তমান জনপ্রিয় ফ্লিপ BGA প্যাকেজিং এরিয়া প্রায় 2500 বর্গ মিলিমিটার। আমরা দেখতে পাই যে একটি বড় চিপ চার বা পাঁচটি ছোট চিপ হতে পারে। সুতরাং এই চিপগুলি একে অপরের সাথে যোগাযোগ করার জন্য আরও I/O থাকা প্রয়োজন। তাই আপনি তাপ বিতরণ করতে পারেন। প্রকৃতপক্ষে, কিছু ডিভাইস এত জটিল যে নির্দিষ্ট ক্ষেত্রের অ্যাপ্লিকেশনের জন্য এই ডিভাইসগুলিকে কাস্টমাইজ করার জন্য উপাদানগুলি সহজেই প্রতিস্থাপন করা কঠিন। এই কারণেই অনেক উন্নত প্যাকেজিং পণ্যগুলি খুব বড় পরিমাণে বা মূল্যের স্থিতিস্থাপকতা সহ উপাদানগুলির জন্য ব্যবহৃত হয়, যেমন সার্ভার চিপস।
নকশা প্রক্রিয়া চলাকালীন, সার্কিট ডিজাইনারদের মডিউলে রাখা বিভিন্ন চিপগুলির পাওয়ার স্তরের ধারণা থাকতে পারে, তবে এই শক্তি স্তরগুলি নির্ভরযোগ্যতার সীমার মধ্যে রয়েছে কিনা তা তারা জানেন না। অতএব, ইঞ্জিনিয়াররা প্যাকেজিং মডিউল তৈরি করার আগে প্যাকেজিং নির্ভরযোগ্যতার তাপীয় বিশ্লেষণ পরিচালনা করার জন্য নতুন পদ্ধতির সন্ধান করছেন। তাপীয় সিমুলেশনের মাধ্যমে, তাপমাত্রা এবং প্রতিরোধের মানগুলি ট্র্যাক করার জন্য তাপমাত্রার পার্থক্য এবং পাওয়ার ফাংশনের মতো স্ট্যান্ডার্ড পদ্ধতিগুলি ব্যবহার করার সময়, আমরা বুঝতে পারি সিলিকন চিপস, সার্কিট বোর্ড, আঠালো, টিআইএম বা প্যাকেজিং কভারগুলির মাধ্যমে কীভাবে তাপ সঞ্চালিত হয়।
থার্মাল সিমুলেশন হল উপকরণ নির্বাচন এবং ম্যাচিং অন্বেষণ করার জন্য সবচেয়ে লাভজনক পদ্ধতি। চিপগুলিকে তাদের কাজের অবস্থায় অনুকরণ করে, আমরা সাধারণত এক বা একাধিক হটস্পট আবিষ্কার করি, তাই আমরা তাপ অপচয়ের সুবিধার্থে হটস্পটের নীচের স্তরে তামা যুক্ত করতে পারি; অথবা প্যাকেজিং উপাদান পরিবর্তন করুন এবং একটি তাপ সিঙ্ক যোগ করুন।
প্যাকেজিংয়ে, 90% এর বেশি তাপ চিপের উপরের দিক থেকে প্যাকেজিংয়ের মাধ্যমে তাপ সিঙ্কে ছড়িয়ে পড়ে, সাধারণত অ্যানোডাইজড অ্যালুমিনিয়াম অক্সাইডের উপর ভিত্তি করে একটি উল্লম্ব পাখনা। উচ্চ তাপ পরিবাহিতা সহ একটি তাপীয় ইন্টারফেস উপাদান (টিআইএম) তাপ স্থানান্তর করতে সাহায্য করার জন্য চিপ এবং প্যাকেজের মধ্যে স্থাপন করা হয়। সিপিইউ-এর পরবর্তী প্রজন্মের টিআইএম-এর মধ্যে রয়েছে ধাতব পাত সংকর ধাতু (যেমন ইন্ডিয়াম এবং টিন), পাশাপাশি সিলভার সিন্টারড টিন, যথাক্রমে 60W/mK এবং 50W/mK পরিবাহিতা।
উন্নত প্যাকেজিংয়ের প্রাথমিক ধারণা হল এটি LEGO বিল্ডিং ব্লকের মতো কাজ করবে - বিভিন্ন প্রক্রিয়া নোডে তৈরি করা চিপগুলি একসাথে একত্রিত করা যেতে পারে এবং তাপীয় সমস্যাগুলি উপশম করা হবে। কিন্তু এই একটি খরচ আসে. কর্মক্ষমতা এবং শক্তির দৃষ্টিকোণ থেকে, সংকেতটি প্রচার করার জন্য যে দূরত্ব প্রয়োজন তা অত্যন্ত গুরুত্বপূর্ণ, এবং সার্কিটটি সর্বদা খোলা থাকে বা আংশিকভাবে খোলা থাকা প্রয়োজন, যা তাপ কর্মক্ষমতা প্রভাবিত করতে পারে। উৎপাদন এবং নমনীয়তা বাড়াতে চিপসকে একাধিক অংশে বিভক্ত করা যতটা সহজ মনে হয় ততটা সহজ নয়। প্যাকেজিংয়ের প্রতিটি আন্তঃসংযোগ অবশ্যই অপ্টিমাইজ করা উচিত এবং হটস্পটগুলি আর একটি একক চিপের মধ্যে সীমাবদ্ধ নয়।
প্রাথমিক মডেলিং সরঞ্জামগুলি চিপগুলির বিভিন্ন সংমিশ্রণ বাদ দিতে ব্যবহার করা যেতে পারে, যা জটিল মডিউলগুলির ডিজাইনারদের জন্য একটি দুর্দান্ত চালিকা শক্তি প্রদান করে। ক্রমাগত শক্তির ঘনত্ব বৃদ্ধির এই যুগে, তাপীয় সিমুলেশন এবং নতুন টিআইএম প্রবর্তন এখনও অপরিহার্য হবে।
