Betere koeling van processorchips

9 oktober 2017, 00:00
De integratie van microkanaaltjes in de silicium interposer maakt het mogelijk een processorchip zowel van onder als van boven te koelen (foto: Fraunhofer IZM).
De integratie van microkanaaltjes in de silicium interposer maakt het mogelijk een processorchip zowel van onder als van boven te koelen (foto: Fraunhofer IZM).

Een van de beperkende factoren voor de prestaties van een processor is de temperatuur. Onderzoekers van het Fraunhofer Insitute for Reliability and Microintegration IZM hebben (samen met IBM) in het kader van het CarriCool-project een nieuwe en effectieve koelmethode ontwikkeld. Door microkanaaltjes in de silicium interposer (de drager die een soort interface tussen de eigenlijke chip en de aansluitingen naar de buitenwereld vormt) te integreren en daar water doorheen te pompen, is het nu mogelijk high-performance processoren niet alleen van bovenaf (met conventionele koellichamen) maar ook van onderaf te koelen. Bovendien hebben de onderzoekers (onder leiding van dr. Wolfgang Steller, dr. Hermann Oppermann en dr. Jessika Kleff) passieve componenten voor spanningsregelaars en opto-elektronische componenten in de interposer geïntegreerd.

Microkanalen in de interposer
Bij de nieuwe methode was het niet alleen een uitdaging om de (horizontaal verlopende) microkanaaltjes zelf in de interposer onder te brengen, maar ook om deze hermetisch af te dichten en zo gescheiden te houden van de (verticaal verlopende) elektrische verbindingen van de chip naar de printplaat.

De oplossing die de onderzoekers hebben gevonden, is de interposer van twee silicium plaatjes te maken. De kanaaltjes en de via's zijn daarin zodanig aangebracht dat geen contact tussen het koelwater en de elektrische verbindingen kan voorkomen.

Geïntegreerde spanningsregelaars
De in de interposer geïntegreerde spanningsregelaars zorgen voor de voeding van de processorchip; de optoelektronica converteert de elektrische (data)signalen van de processor naar lichtsignalen. Dit zorgt ervoor dat grote hoeveelheden data met een zeer hoge signaalkwaliteit getransporteerd kunnen worden — dit in tegenstelling tot koperverbindingen, waar het dataverlies toeneemt naarmate de datarate hoger wordt.

Het aan het Fraunhofer Institute ontwikkelde systeem doet enigszins denken aan het ICECool-systeem dat onderzoekers van IBM onlangs hebben ontwikkeld; dat systeem voorziet echter in koeling tussen gestapelde halfgeleider-die's en niet in koeling van onderaf via de interposer.

Reacties worden ingeladen...
gerelateerde items