芯片集成水通道！台积电探索片上水冷散热方案

【天极网手机频道】晶体管密度不断提升虽然降低了芯片的功耗，但高密集的晶体管会让发热更集中，散热的问题同样不容忽视。高性能芯片的散热一直困扰着包括企业在内的所有人，除了传统风冷散热外+空调组合外，水冷散热也是非常高效的选择。但是空调、风冷会带来巨大的能耗，微软选择将数据中心服务器放进海中，以提高散热的效率。

在晶体管逐渐接近物理极限之后，开发多层堆叠芯片提高性能已成为行业共识。使用多层堆叠技术的芯片虽然能够大幅度提升性能，但它将带来发热更集中、且热量难以快速传递的缺陷，散热的困难会更大。所以如何提升芯片内部的散热能力，也是业界重点探讨的问题。

据Hardwareluxx报道称，台积电(TSMC)在VLSI研讨会上展示了新的芯片散热解决方法，在片上加装水冷作为散热，其难点就是将水通道直接集成到芯片的设计。台积电的研究人员认为，未来的解决方法是让水在夹层电路之间流动，虽然听起来简单，但实际操作非常困难。现阶段浸没在非导电液体中散热，对于采用堆叠技术的芯片来说相当有用，但在传统芯片中使用该技术，就会变得十分昂贵、且难以部署。

台积电提出三种不同的硅水道，并做了相关的模拟试验，第一种直接水冷方法中，水将拥有自己的循环通道、且直接蚀刻到芯片中;第二种是水通道蚀刻到芯片顶部硅层，使用 OX(氧化硅融合)的热界面材料(TIM)层将热量从芯片传递到水冷层;最后一种将热界面材料层换成简单便宜的液态金属。从效果来说，第一种方法最好，第二种方法次之。

对专业市场用户来说，台积电的芯片散热是未来解决半导体散热的重要方向，毕竟未来更高密度的晶体管和3D封装技术，会让芯片的发热从平面变成三维立体，不仅会让发热更集中，而且多层堆叠还会让热量传递更加困难，面对越来越集中的散热难题，台积电的芯片水冷散热方案，或许是解决问题芯片发热问题的好方法。