لماذا تستخدم وحدات المعالجة المركزية (CPU) بشكل متزايد شحم السيليكون بدلاً من اللحام لتبديد الحرارة؟

تستخدم إنتل بشكل متزايد شحم السيليكون لتبديد الحرارة بعد IvyBridge ، وحتى سلسلة X باهظة الثمن ليست محصنة. في حين أنه من الملائم لعشاق رفع تردد التشغيل فتح الغطاء ، فإن المستهلكين العاديين لديهم شكوك. من أجل توفير بضعة دولارات ، فإن سلسلة النهاية العالية التي تبلغ آلاف الدولارات تضحي بتبديد الحرارة. هل هذا مناسب حقا؟ ما هي أسباب زيادة شعبية شحم السيليكون؟

بادئ ذي بدء ، فإن أداء الانتشار الحراري لشحم السيليكون هو في الواقع أدنى من اللحام ، وهو أمر لا شك فيه. لكن شحم سيليكون وحدة المعالجة المركزية ليس شحم سيليكون عاديًا رخيصًا ، ولا هو معجون الأسنان الذي يسخر منه كثير من الناس. إن استخدام شحم السيليكون هو في الواقع لتوفير التكاليف. عندما لا يكون التركيز على مادة تبديد الحرارة نفسها ، فهناك أسباب أعمق. من أجل فهم المبادئ الكامنة وراءها بشكل أكثر وضوحًا ، دعنا نفهم بعض المعرفة الأساسية لوحدة المعالجة المركزية.

يتم تثبيت القالب على الركيزة بواسطة مجموعة من الحشو الأسود Underfill ، ثم يتم تغطيته بشحم السيليكون ثم على المشتت الحراري. نظرًا لأن Die يولد المزيد والمزيد من الحرارة ، وكثير من الناس يسحقون Die من أجل جعل المشتت الحراري مناسبًا للموت ، بدأت Intel في إضافة أغطية واقية و Die لتشكيل سطح المكتب الذي نراه الآن. المظهر الأساسي لوحدة المعالجة المركزية للجهاز:

IHS: موزع حراري متكامل. هذا ما نراه بالغطاء الفضي. يعتقد بعض الناس أنه مصنوع من الألومنيوم ، ولكن في الحقيقة مادته الأساسية هي النحاس ، لأن النحاس له موصلية حرارية عالية. وهي من الفضة لأنها مطلية بطبقة من النيكل. يمكن أن يكون استخدام النيكل كسطح أكثر توافقًا مع شحم السيليكون أعلاه:

تسمى مادة الواجهة الحرارية الموجودة على الغطاء النحاسي TIM1 (مادة الواجهة الحرارية) ، وكانت الموصلية الحرارية تحت الغطاء النحاسي تسمى ذات مرة TIM2. يمكن للغطاء النحاسي أن يرفع حرارة القالب إلى مساحة أكبر ، ويجلب الحرارة إلى نظام امتصاص الحرارة أكبر (المشتت الحراري) من خلال TIM1 لتسهيل تبديد الحرارة.

ما هو أسوأ من ذلك هو أن الفقاعات المتبقية في اللحام غير المرئية بالعين المجردة ستؤدي إلى تفاقم هذا التشوه إلى حد كبير. باستخدام وحدة المعالجة المركزية ، فإن التشققات التي قد تظهر في اللحام ستؤدي أيضًا إلى تفاقم هذا التأثير. تمامًا كما سيترك مسار القطار وصلات التمدد ، يمكن أن تترك وصلة TIM2 بشحم السيليكون مساحة عازلة للقالب والغطاء النحاسي بنسب تمدد مختلفة ، وبالتالي القضاء على هذا الخطر. يمكن للقالب الأكبر أن ينشر الحرارة بشكل أفضل إلى الركيزة و IHS ، والتشوه لكل وحدة مساحة صغير أيضًا. سيؤدي الموت الصغير إلى تفاقم هذه الظاهرة وجعلها أكثر عرضة للمشاكل.

اتصال اللحام صعب للغاية ، وكيفية لحام مادة السيليكون بالغطاء النحاسي يمثل مشكلة كبيرة. يجب معالجة المواد عدة مرات لضمان الملاءمة الفعالة:

ومع ذلك ، سيكون للجندى تأثير سلبي على المحصول وتكاليف الإنتاج. إلى جانب زيادة صعوبة عملية اللحام الناتجة عن زيادة كثافة الحرارة ، لا ينتظر مصنعو الرقائق العثور على بدائل. لذلك نرى أنه منذ IvyBridge ، أصبح القالب صغيرًا جدًا ، وكان شحم السيليكون TIM2 على الطاولة ويستخدم أكثر فأكثر. استخدام شحم السيليكون لصنع TIM2 ليس له أي تأثير على عامة المستخدمين. تعمل جميع وحدات المعالجة المركزية بشكل جيد للغاية داخل TDP ، وهو ما يضمنه التغليف والاختبار. في نفس الوقت يقلل من التكاليف والمخاطر ، فلماذا لا نفعل ذلك؟

بالنسبة لكسر السرعة ، فإن شحم السيليكون TIM2 يجعل من السهل فتح الغطاء. يمكنك تجربة العديد من مواد TIM2 بمفردك ، جنبًا إلى جنب مع نظام قوي لتبديد الحرارة ، والذي يمكنه تحدي الترددات العالية ، وهو أمر جيد أيضًا. ومع ذلك ، يجب تذكير المستخدمين العاديين بأنه لا يوجد ضمان بعد فتح الغطاء ، وأن درجة الحرارة المرتفعة تؤثر على الحياة ، لذا يجب توخي الحذر.