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面向存算一体芯片的模拟计算阵列中存算一体芯片的存算一体芯片封装与散热设计.docx
资料介绍
面向存算一体芯片的模拟计算阵列中存算一体芯片的存算一体芯片封装与散热设计
摘要
存算一体芯片的功耗密度较高（可达100W/cm²），且模拟计算阵列对温度波动极为敏感——温度变化1℃可能导致计算精度下降0.1%。本文针对存算一体芯片的封装与散热需求，设计了一种面向存算阵列的先进封装方案，采用2.5D硅中介层封装和嵌入式微流道冷却技术，将芯片结温控制在85℃以下，温度均匀性控制在±2℃以内。封装的散热能力达到200W/cm²，为存算一体芯片的高功率密度封装提供了解决方案。
一、存算一体芯片的散热需求
1.1 功耗密度
存算阵列的功耗密度可达100W/cm²，远超传统CPU（50W/cm²）和GPU（80W/cm²）。高功耗密度对散热方案提出了极高要求。
1.2 温度敏感性
模拟计算阵列对温度波动极为敏感，温度变化1℃可能导致RRAM器件的电导值变化0.5%，影响计算精度。芯片的结温需要控制在85℃以下，温度均匀性需要控制在±2℃以内。
二、封装方案设计
2.1 2.5D硅中介层封装
存算芯片和逻辑芯片通过硅中介层互联，硅中介层中嵌入热通孔（TSV）阵列，将存算阵列的热量传导到封装底部的散热器。TSV的直径为50μm，间距为200μm。
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