芯片散热问题不断扩大与增多 可忽略功耗设计的制造商越来越少

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在处理和存储数据方面，功耗至关重要，而其中许多方面并不理想。与功耗相关的问题，尤其是热量问题，如今主导着芯片和系统设计，而且这些问题在不断扩大和增多。随着晶体管密度的提高，这些微小的数字开关产生的热量无法通过传统方式消除。尽管这个问题看似可以控制，但这产生了一连串需要整个行业共同解决的新问题，包括EDA公司、制程设备制造商、晶圆厂、封装厂、现场监测与分析服务商、材料供应商、研究团队等。

www.cnbeta.com.tw/, Mar. 26, 2024 – 

在这些活动的背后，一个持续的焦点是将更多晶体管集成到固定区域内，以及与之密切相关且不断加速的功耗泄漏战斗。FinFET在16/14纳米技术中解决了漏电门问题，但仅在两个节点之后问题再次出现。在3纳米制程中，引入了与众不同的全包围栅极场效应管（即纳米片）结构，这使得设计、计量、检验和测试变得更具挑战性和成本。在2纳米/18埃技术中，为确保向晶体管传输足够的功率并缓解布线问题，会从芯片的正面翻转到背面进行电源传输。在更高技术水平中，行业可能会再次改变晶体管结构，采用复合场效应晶体管（CFET）。在这一短时间窗口中，众多工艺和结构变化不断涌现，每个新节点都需要解决更多问题。

例如，随着高密度芯片和封装技术发展，瞬态热梯度问题日益受到关注。这些热梯度以不可预测的方式移动，有时迅速，有时缓慢，并且会随着工作负载的变化而变化。在40纳米工艺中，采用较厚的电介质、基板和更宽松的间距，这些问题仅被当作小麻烦。但在当前尖端的制程技术中，我们需要更认真地对待这些问题。

Cadence产品管理总监Melika Roshandell表示："尽管基本漏电较之前的技术有所降低，但总体功耗却更高。所以，热量问题将更加严重，因为你在一个集成电路中集成了更多的晶体管，同时不断提高性能。你希望采用越来越高的频率，为此需要提高电压和功耗。现在的总功耗比上一代更高，所以热量问题将更严重。此外，在使用更小节点时，芯片面积也在减小。面积缩小和总功耗增加有时可能导致热问题恶化，从而使芯片无法达到

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