Кристаллы процессоров, GPU и ускорителей ИИ растут в размерах не по дням, а по часам. Вслед за ними увеличиваются и размеры теплораспределительных крышек, к качеству и стоимости изготовления которых начинают возникать вопросы. На конференции IEEE ECTC 2025 инженеры компании Intel представили проект улучшенных теплораспределительных крышек для чипов эры искусственного интеллекта. Они проще, надёжнее и лучше отводят тепло от кристаллов большой площади.
Слева цельная современная крышка, справа новая составная. Источник изображения: Intel
Традиционно крышки для процессоров производились штамповкой на прессах высокого давления. Пока размеры крышек были небольшими и они не отличались сложностью профиля, штамповка устраивала всех: она была дешёвой и позволяла изготавливать достаточно качественные решения для отвода тепла от кристаллов. В ряде случаев для создания крышек сложной формы применяются станки с ЧПУ, но это кратно повышает стоимость изделий, что неприемлемо для массового производства.
Сегодня площадь кристаллов передовых чипов превышает 7000 мм². Более того, это могут быть не одиночные чипы, а многокристальные сборки или решения со вставками. Это означает, что внутренняя часть теплораспределительной крышки должна быть многоуровневой — с многоступенчатыми опорами, чтобы не повредить дорогостоящий кристалл. Однако существует и другая проблема: прессы больше не способны штамповать крышки крупных размеров — им попросту не хватает давления, по крайней мере для серийного производства. Кроме того, по мере увеличения размеров крышки снижается точность изготовления, что приводит к перекосам и зазорам и, как следствие, к ухудшению теплоотвода.
Инженеры Intel предложили собирать крышки для чипов большой площади из нескольких компонентов, чтобы упростить процесс упаковки и повысить его надёжность. Вместо крышек со сложным профилем предлагается изготавливать абсолютно плоские пластинки, а чтобы они не оказывали избыточного давления на кристаллы, на каждом уровне упаковки процессоров размещаются своеобразные подставки — по периметру чипа.
И подставки (усилители), и крышка скрепляются клеем — всё в рамках стандартных техпроцессов упаковки. Когда всё сделано правильно, простая пластина менее подвержена перекосам, чем крышка со сложным профилем. В частности, использование составной крышки снижает деформации пакета на 30 %, уменьшает вероятность возникновения воздушных зазоров на 25 % и на 7 % улучшает соосность размещения всех компонентов радиатора. В конечном итоге установка составной теплораспределительной крышки обходится дешевле и обеспечивает более эффективное охлаждение чипов большой площади, что делает её внедрение экономически оправданным.