6月25-27日，為期三天的2024上海世界移動通信大會（2024MWC上海）落下帷幕，本屆大會以“未來先行（Future First）”為主題，聚焦“超越5G”“人工智能經(jīng)濟(jì)”和“數(shù)智制造”三大子主題，探討人工智能、5G連接及智能制造如何塑造全球移動通信行業(yè)的創(chuàng)新發(fā)展和數(shù)字化未來。

此次大會，人工智能大模型可謂百花齊放。廠商們相繼在語言交互、圖像處理、視頻處理、智能工廠、智慧社區(qū)和智慧醫(yī)院等場景推出各家的相關(guān)大模型產(chǎn)品；聯(lián)想等在消費電子領(lǐng)域還特別展示了AIPC/AI手機(jī)類產(chǎn)品。得益于算力的顯著提升和必要支持，當(dāng)下的AI復(fù)雜模型和算法取得了顯著進(jìn)展，特別是在圖像識別、自然語言處理、自動駕駛等領(lǐng)域。

在算力顯著上升的背后，是硬件設(shè)備功耗和發(fā)熱量的顯著增大，這給電子元器件的穩(wěn)定工作帶來了非常大的威脅，熱管理解決方案以及射頻信號順暢傳輸將逐漸成為行業(yè)的研究重點，這也是未來新材料的發(fā)展機(jī)會。

芯片的小型化和高度集成化，會導(dǎo)致局部熱流密度大幅上升。算力的提升、速度的提高帶來巨大的功耗和發(fā)熱量。制約高算力芯片發(fā)展的主要因素之一就是散熱能力，同時，射頻通訊領(lǐng)域的毫米波信號傳輸不被影響、不受干擾的透波性能材料需求也逐漸增加。

芯片制造商比以往任何時候都更關(guān)注導(dǎo)熱材料和其他能夠帶走多余熱量的技術(shù)。芯片散熱需要做到“內(nèi)外兼修”，在降低能耗的同時，還需保障組件的穩(wěn)定性和壽命。90%以上的熱量通過封裝從芯片的頂部散發(fā)到散熱器。熱量實際上要經(jīng)過硅晶片-內(nèi)部導(dǎo)熱材料-CPU金屬蓋-外部導(dǎo)熱材料的幾重傳導(dǎo)，才能傳遞到散熱器上。在芯片和封裝之間，具有高導(dǎo)熱性的熱界面材料（TIM）可以幫助傳遞熱量。

隨著科技的不斷發(fā)展，人們對計算機(jī)和移動設(shè)備的需求也在不斷增加，現(xiàn)在的芯片的設(shè)計都是追求高性能的。人們需要在更快的速度下完成更復(fù)雜的任務(wù)，這就需要芯片能夠提供更多的運行能力。而這種高性能的設(shè)計卻是要以付出更高的代價，例如消耗更多的電力，引起更多的熱量的產(chǎn)生。

高性能必須伴隨著高功率，因為能夠提供高性能的芯片必須有足夠的能源去驅(qū)動它們，并支持它們在高速運轉(zhuǎn)期間產(chǎn)生的高溫。這樣的高功率和高溫度不斷累積，讓芯片產(chǎn)生更多的熱量。

芯片老化的原因：

●邏輯利用率的提升和晶體管密度的增加，導(dǎo)致更大的熱量生成和散熱困難。

●熱量困在FinFET和GAA FET，縮短了芯片的使用壽命。

●熱循環(huán)和熱應(yīng)力：熱循環(huán)（快速的加熱和冷卻）影響芯片的結(jié)構(gòu)性和性能。

有效的熱管理是應(yīng)對芯片老化的關(guān)鍵，可以在以下方面進(jìn)行優(yōu)化：

●負(fù)載平衡：在芯片內(nèi)部、芯片之間以及服務(wù)器之間進(jìn)行負(fù)載平衡，以均勻分布熱量。

●實時監(jiān)控和調(diào)節(jié)。

應(yīng)策

芯片老化問題將繼續(xù)成為一個重要的研究方向，需要不斷探索新的技術(shù)和方法，提高芯片的可靠性和壽命，同時優(yōu)化數(shù)據(jù)中心的整體能效和性能。

●先進(jìn)封裝技術(shù)；

●AI驅(qū)動的預(yù)測和維護(hù)；

●采用先進(jìn)的熱管理技術(shù)。

●熱模型和仿真；

●定制化冷卻方案；

建立芯片老化地圖，根據(jù)實際工作負(fù)載和溫度情況，動態(tài)調(diào)整芯片的工作狀態(tài)和冷卻方案。

●在芯片內(nèi)布置密集的傳感器網(wǎng)絡(luò)；

●針對遺留基礎(chǔ)設(shè)施進(jìn)行升級和改造；

小結(jié)

芯片老化問題對數(shù)據(jù)中心的影響深遠(yuǎn)，從熱管理到數(shù)據(jù)處理需求，再到電路板內(nèi)監(jiān)測，每個環(huán)節(jié)都需要精細(xì)化管理和優(yōu)化。通過先進(jìn)熱管理技術(shù)、老化分析和預(yù)測、預(yù)防性維護(hù)以及基礎(chǔ)設(shè)施優(yōu)化，有效應(yīng)對芯片老化帶來的挑戰(zhàn)。