Штучний інтелект розігріває чіпи до межі — TSMC хоче вбудувати рідинне охолодження прямо в їх «внутрішності»

Подальший ріст продуктивності напівпровідникових компонентів, як не раз зазначалося, супроводжуватиметься помітним збільшенням тепловиділення, і розробникам чіпів необхідно самим задуматися про ефективні методи охолодження. Представники TSMC пояснили, що без рідинного охолодження уявити собі подальший розвиток галузі неможливо, причому вбудовувати його доведеться в самі чіпи.

Джерело зображення: TSMC

На конференції Semicon Taiwan 2026 виступив директор з розробок TSMC у сфері передових методів упаковки Джеймс Чень (James Chen), як повідомляє TrendForce з посиланням на публікації в тайваньській пресі. Він навів прогноз, згідно з яким споживана обчислювальною системою потужність за найближчі п’ять років зросте майже в шість разів. Загальна площа чіпів, що входять до складу упаковки типу CoWoS, у період з 2024 по 2029 роки повинна зрости до розміру, у 14 разів перевищуючого величину візирної сітки літографічного обладнання. Іншими словами, виготовляти подібні чіпи в монолітній компоновці з використанням класичних методів виробництва вже неможливо.

Кількість транзисторів у чіпах багатокристалічної компоновки до 2029 року зросте в 48 разів. Пропускна здатність пам’яті HBM в одиничному вираженні на одну упаковку збільшиться більш ніж у 34 рази, кількість каналів передачі даних більш ніж подвоїться, а швидкість обміну інформацією по них зросте в шість разів. Споживана одним чіпом у такій упаковці потужність збільшиться з 600 до 4100 Вт, а втрати енергії зростуть більш ніж у п’ять разів. Боротьба з зростаючим тепловиділенням, враховуючи зростаючу складність компоновки чіпів, дозволить лише інтегроване рідинне охолодження, на думку представників TSMC.

Компанія вже давно пропонує передбачити в упаковці чіпа систему мікроканалів для більш ефективного відведення тепла за допомогою охолоджуючої рідини. У ланцюгу теплообміну потрібно скорочувати кількість ланок, адже кожне з них має власний тепловий опір. Образно кажучи, охолоджуюча рідина повинна ближче підходити до внутрішностей чіпа. На шляху практичної реалізації цієї ідеї в масштабах серійного виробництва поки що достатньо перешкод, але галузь неминуче прийде до подібних рішень, як вважають у TSMC.

Компанія також закликає оптимізувати склад матеріалів і компоновку чіпів з метою зниження теплового опору компонентів. У цьому сенсі даний напрямок забезпечує потенціал його скорочення на величину до 40 %. Потенційно гарячі елементи на етапах проектування чіпа потрібно розміщувати таким чином, щоб їх потім було простіше охолоджувати. Турбота про це повинна зберігатися протягом усього циклу підготовки виробу до виробництва. Компанії, які виробляють рідинні системи охолодження, також будуть залучені до процесу пошуку рішень і, безумовно, непогано на цьому зароблять.

Хочеш дізнатися більше — читай відгуки