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            EEPW首頁(yè) > 模擬技術(shù) > 業(yè)界動(dòng)態(tài) > 芯片熱效應(yīng)成半導(dǎo)體設(shè)計(jì)一大挑戰(zhàn) IoT讓問(wèn)題更復(fù)雜

            芯片熱效應(yīng)成半導(dǎo)體設(shè)計(jì)一大挑戰(zhàn) IoT讓問(wèn)題更復(fù)雜

            作者: 時(shí)間:2016-03-17 來(lái)源:DIGITIMES 收藏

              隨著汽車(chē)、太空、醫(yī)學(xué)與工業(yè)等產(chǎn)業(yè)開(kāi)始采用復(fù)雜,加上電路板或系統(tǒng)單(SoC)為了符合市場(chǎng)需求而加入更多功能,讓熱效應(yīng)已成為半導(dǎo)體與系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)的一大問(wèn)題。

            本文引用地址:http://www.biyoush.com/article/201603/288378.htm

              據(jù)Semiconductor Engineering報(bào)導(dǎo),DfR Solutions資深工程師指出,隨著芯片與電路板越來(lái)越小,讓熱問(wèn)題顯得更加嚴(yán)重。Ansys副總則指出,熱會(huì)帶來(lái)一堆無(wú)法預(yù)知的變化,讓業(yè)者必須從 芯片封裝或系統(tǒng)層次評(píng)估熱沖擊的程度,F(xiàn)inFET制程中必須處理局部過(guò)熱問(wèn)題,而且進(jìn)入10或7納米后程度更嚴(yán)重。

              早在2001年,時(shí)任英特爾(Intel)技術(shù)長(zhǎng)的Pat Gelsinger便曾預(yù)測(cè)未來(lái)10年內(nèi),芯片上能源密度提高是必須設(shè)法解決的問(wèn)題。在高密度封裝的SoC中,并非所有的廢熱都能散出。

              明導(dǎo)國(guó)際(Mentor Graphics)行銷(xiāo)經(jīng)理指出,以車(chē)載娛樂(lè)系統(tǒng)為例,儀表板會(huì)產(chǎn)生熱且不易散出,便有可能讓絕緣閘極雙極性電晶體(IGBT)變得不穩(wěn)定,因此熱管理必須從更接近矽的角度加以評(píng)估。

              至于預(yù)先評(píng)估何處以及何時(shí)會(huì)出現(xiàn)熱問(wèn)題,便必須倚賴(lài)各種工具、經(jīng)驗(yàn)與運(yùn)氣達(dá)成。而且隨著晶粒上溫度不平均,欲計(jì)算熱對(duì)穩(wěn)定性造成影響為何也越加困難,目前所有EDA廠商已聯(lián)合企圖解決該問(wèn)題。

              Synopsys工程師指出,擁有極準(zhǔn)確且資訊充足的模型顯得更加重要,但也帶給電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化(EDA)廠商一定壓力。益華電腦(Cadence)表示,傳統(tǒng)上分析工具大多針對(duì)封裝溫度,但10納米FinFET后,考量的地方必須從電路板轉(zhuǎn)移至電晶體上。

              Sonics技術(shù)長(zhǎng)也指出,目前漏電流問(wèn)題依舊存在,而且半導(dǎo)體物理也未改變。外界雖集中在利用時(shí)脈來(lái)控制功耗,但事實(shí)上時(shí)脈樹(shù)(clock tree)仍有許多功耗產(chǎn)生。另一項(xiàng)必須面對(duì)的挑戰(zhàn)則是動(dòng)態(tài)電源管理。

              Wingard 則認(rèn)為解決之道是提升時(shí)脈控制效率,另外,先進(jìn)封裝或是個(gè)別晶粒封裝等也是可行方式之一。Tessera總裁指出,其牽涉主要問(wèn)題便是熱耗散,也就是晶粒的厚度。因?yàn)闇p少厚度可降低電阻讓更多熱散出。該公司已開(kāi)始開(kāi)發(fā)以不同方式堆疊DRAM,讓DRAM一部份可以開(kāi)口讓更多冷氣進(jìn)入。

              另外,Kilopass等公司也在開(kāi)發(fā)可抗熱的一次性可程式(OTP)記憶體,來(lái)取代其他種類(lèi)非揮發(fā)記憶體。該公司副總指出,內(nèi)嵌快閃記憶體可支援到攝氏85度,但OTP可支援到125度。

              目前業(yè)界也開(kāi)始研究如何一開(kāi)始就解決熱效應(yīng)問(wèn)題。明導(dǎo)國(guó)際指出,熱矽穿孔(TSV)是研究方向之一,另外,在晶粒下方蝕刻液流道(liquid channels)與引進(jìn)新的熱介面材料也是研究對(duì)象。

              iROC Technologies總裁指出,高溫與高伏特將會(huì)提高閂鎖效應(yīng)(latch-up)風(fēng)險(xiǎn),造成穩(wěn)定度嚴(yán)重的問(wèn)題,另一個(gè)溫度造成的影響則是實(shí)際的熱中 子(thermal neutron)通量。DfR Solutions認(rèn)為,熱也是造成快閃記憶體逐漸出現(xiàn)位元滑動(dòng)(bit slip)與資料保存問(wèn)題的原因。

              如今隨著物聯(lián)網(wǎng)()發(fā)展后,上述問(wèn)題將更加復(fù)雜,熱問(wèn)題已逐漸成為設(shè)計(jì)必考量的一部分,而且與功耗、架構(gòu)、制程與封裝都密切相關(guān)。



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