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Nuevo enfriamiento de comprobaciones de chips para electrónica apilada
El ChIP prueba los métodos de enfriamiento para microelectrónicos apilados creando calor y temperatura de medición, ayudando a los investigadores a administrar el sobrecalentamiento en los sistemas de chips 3D.
Como los sistemas microelectrónicos deben ser más potentes y eficientes, la industria está comenzando a apilar chips uno encima del otro, llamado integración 3D.Esto permite que los procesadores rápidos, como los utilizados para la inteligencia artificial, se sienten estrechamente con chips especiales para cosas como la comunicación y las imágenes.Pero apilar chips crea un gran problema: pueden calentarse demasiado.Para ayudar a resolver esto, el laboratorio MIT Lincoln hizo un chip especial que ayuda a probar formas de enfriar estas pilas de chips.El chip se calienta como lo haría un chip de alta potencia real, creando puntos calientes y extendiendo calor a través del silicio.A medida que se utilizan nuevos métodos de enfriamiento, el chip mide cuánto cambia la temperatura.Al colocarlo dentro de una pila de chips, los investigadores pueden comprender mejor cómo el calor se mueve a través de las capas y ver qué tan bien funcionan diferentes ideas de enfriamiento.
El chip realiza dos funciones clave: generar calor y temperatura de detección.Para simular las intensas demandas de energía de futuros chips de alto rendimiento, el equipo diseñó circuitos capaces de operar a densidades de potencia extremadamente altas, en el orden de kilovatios por centímetro cuadrado.También replicaron el diseño del circuito de chips lógicos del mundo real, lo que hace que el chip de prueba sea un sustituto realista y efectivo para las soluciones de enfriamiento de la evaluación comparativa.
Los calentadores del chip están diseñados para imitar tanto el calor de fondo distribuido a través de una pila como los intensos puntos calientes localizados.Estos puntos calientes a menudo surgen en las áreas más enterradas y difíciles de alcanzar de una pila de chips 3D, lo que hace que sea difícil para los desarrolladores determinar si los métodos de enfriamiento, como microchannels que ofrecen líquidos fríos, están alcanzando y enfriando efectivamente esas regiones críticas.
Ahí es donde entran en juego los elementos de detección de temperatura del chip.Dispersos en el chip son lo que Chen describe como "pequeños termómetros", que miden la temperatura en múltiples puntos a medida que se aplican soluciones de enfriamiento.
A medida que los diodos se calientan, su relación corriente-voltaje cambia.Al monitorear este cambio, es posible determinar la temperatura en diferentes puntos del chip, como 200 grados centígrados, 100 grados centígrados o 50 grados centígrados.El proceso de diseño implicó pensar creativamente sobre cómo los dispositivos podrían fallar debido al sobrecalentamiento y luego usar esas mismas propiedades para crear herramientas de medición de temperatura efectivas.