热战开打！晶圆代工大厂台积电、Samsung、Intel晶片内散热布局
摘要
AI带来庞大的运算需求，推动半导体的发展与成长，同时也带来新挑战，除了先进制程逐渐逼近物理极限，制程微缩的难度大幅提升，散热也成为晶圆代工大厂越发需要面对的难题。
随著GPU为首的AI伺服器晶片效能不断提升，单一晶片的散热设计功耗(TDP)来到千瓦等级，传统气冷散热技术已渐趋物理极限，液冷散热技术兴起；另一方面，半导体产学也积极投入晶片内嵌入式液冷等散热技术发展。
一. 越来越热的AI晶片
二. 先进制程带来的热管理挑战
三. 现行散热技术发展
四. 晶片内散热技术正在兴起
五. 晶圆代工大厂晶片内散热解决方案布局
六. 拓墣观点
图一 传统晶片散热结构与温度变化
图二 比利时微电子中心IMEC模拟测试结果
图三 Srikanth Rangarajan研究团队将由内而外晶片散热方案技术分级为T1～T4
图四 TED嵌入式热电元件结构示意图
图五 嵌入式微射流冷却结构示意
图六 在500µm相同单位下，传统液冷与嵌入式微喷流冷却散热的比较
图七 微流体冷却通道嵌入功率电子晶片共同设计结构
图八 传统冷板与微流道散热元件剖面比较
图九 下世代HBM散热技术演进
图十 韩国科学技术研究院预测各HBM技术节点与对应的散热技术
图十一 台积电IMC-Si制程流程
图十二 Intel封装级液冷散热技术
图十三 Intel展示不同应用场景、成本与其相对应的热介面材料解决方案
表一 NVIDIA各制程晶片最大热设计功耗
表二 现行散热技术比较表
表三 Samsung扇出型晶圆级封装技术比较
