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HW-PCM65赋能AI芯片封装:提升封装可靠性的核心导热解决方案
来源: | 作者:汇为热管理技术 | 发布时间: 2022-07-22 | 12 次浏览 | 分享到:
某国内领先的AI芯片设计企业的裸芯片封装应用案例,充分证明了HW-PCM65的应用价值。该企业在研发一款高功率AI训练芯片时,采用裸芯片封装技术以提升芯片性能,但裸芯片直接与散热器接触,界面间隙的热管理成为技术难点。此前,该企业尝试使用传统导热膏作为封装界面的导热材料,但导热膏的热阻较高,且在封装过程中易产生气泡,导致芯片散热效率不佳,满负载运行时封装内部温度高达95℃,超过芯片的安全工作温度阈值;同时,导热膏长期使用易渗油,污染封装内部,影响芯片的长期可靠性。

     AI芯片作为人工智能产业的核心算力载体,其封装技术直接影响芯片的性能发挥、散热效率与长期可靠性。随着AI芯片向高集成度、高功率密度方向发展,封装过程中的热管理难度不断加大,尤其是在裸芯片封装、多芯片堆叠封装等先进封装技术中,芯片产生的热量更难导出,若热管理不当,会导致封装内部温度过高,引发芯片性能衰减、焊点老化、封装开裂等问题。HW-PCM65相变导热材料凭借优异的界面填充能力、低导热阻与高可靠性,在AI芯片封装领域实现了深度应用,成为提升封装质量与可靠性的核心材料之一。

     AI芯片封装的散热痛点主要集中在封装界面的热传导效率与长期稳定性上。在传统芯片封装中,芯片与基板、散热器之间存在微小的界面间隙,空气的低导热性会严重阻碍热量传递;而在先进封装技术中,多芯片堆叠导致热量叠加,封装内部空间更紧凑,散热通道更狭窄,进一步加剧了散热压力。此外,芯片在长期运行过程中会产生温度循环,导致封装材料与芯片、基板之间因热膨胀系数差异产生应力,若导热材料的柔韧性与贴合性不足,易出现界面剥离,导致散热失效。

     HW-PCM65相变导热材料的产品特性与AI芯片封装的热管理需求高度契合。其一,该材料相变后呈半液态,具有优异的界面浸润性,能充分填充封装过程中芯片与基板、散热器之间的微观间隙,彻底排除界面空气,大幅降低界面热阻,提升热量从芯片向外部的传导效率;其二,其导热系数达到6.5 W/m·K,能快速导出芯片产生的热量,避免封装内部温度堆积;其三,HW-PCM65具备良好的柔韧性与弹性,能适应芯片运行过程中的温度循环变化,缓解热膨胀系数差异带来的应力,减少界面剥离风险;同时,该材料经过长期加速老化测试验证,在高温、高湿环境下性能无衰减,无渗油、无泵出现象,能保障芯片封装的长期可靠性。

     某国内领先的AI芯片设计企业的裸芯片封装应用案例,充分证明了HW-PCM65的应用价值。该企业在研发一款高功率AI训练芯片时,采用裸芯片封装技术以提升芯片性能,但裸芯片直接与散热器接触,界面间隙的热管理成为技术难点。此前,该企业尝试使用传统导热膏作为封装界面的导热材料,但导热膏的热阻较高,且在封装过程中易产生气泡,导致芯片散热效率不佳,满负载运行时封装内部温度高达95℃,超过芯片的安全工作温度阈值;同时,导热膏长期使用易渗油,污染封装内部,影响芯片的长期可靠性。

     在引入HW-PCM65后,该企业对其进行了封装适配性测试与性能验证。工程师根据裸芯片的尺寸与封装间隙,定制了0.25mm厚的HW-PCM65片材,在封装过程中,将HW-PCM65精准贴装于裸芯片与散热器之间,凭借其表面自粘性实现牢固贴合,无需额外固化工艺,简化了封装流程。测试结果显示,采用HW-PCM65作为导热材料后,芯片满负载运行时封装内部温度降至78℃,较使用导热膏时降低了17℃,完全处于芯片安全工作温度范围内;经过500次温度循环测试(-40℃至125℃),封装界面无任何剥离现象,HW-PCM65的热性能保持稳定;长期满负载老化测试(1000小时)后,芯片性能无衰减,封装内部无渗油污染。

     对于AI芯片封装的结构工程师与散热工程师而言,HW-PCM65的应用价值不仅在于提升散热效率,更在于简化封装工艺、提升封装可靠性与降低研发成本。在封装设计阶段,HW-PCM65的定制化能力可适配不同封装形式(裸芯片封装、多芯片堆叠封装等)的尺寸需求,无需为适配导热材料而调整封装结构;其便捷的贴装特性可减少封装过程中的操作步骤,降低不良率;而优异的环境适应性与长期稳定性,可大幅降低芯片封装后的故障风险,减少后期测试与整改成本。

随着AI芯片封装技术的不断升级,对热管理材料的性能要求将持续提高。HW-PCM65凭借在界面填充、导热效率与可靠性等方面的突出优势,将在更多先进封装场景中得到应用,为AI芯片的高性能、高可靠性运行提供核心热管理支撑,助力国产AI芯片产业的发展。