Дисагрегированный теплораспределитель Intel: новый фундамент для сверхкрупных пакетов чипов
Современные процессоры, графические ускорители и ИИ-акселераторы все чаще строятся как наборы чиплетов и стеков памяти на одном интерпозере. Такая компоновка повышает производительность и гибкость, но резко усложняет механику и охлаждение. В Intel предложили практичный ответ: дисагрегированный интегрированный теплораспределитель (IHS), собранный из нескольких простых деталей вместо одной сложной монолитной заготовки. По данным исследователей, эта архитектура сокращает коробление пакета до 30%, уменьшает пустоты в термоинтерфейсе (TIM) на 25% и дает около 7% выигрыша по копланарности поверхности. Для индустрии это означает не только «холоднее», но и «дешевле», «быстрее» и «стабильнее».
Почему монолитный IHS больше не тянет
Классический IHS — это одна металлическая деталь, штампованная или фрезерованная под конкретный кристалл. Пока размеры и геометрия умеренные, все работает: тепло уходит от кристалла к крышке, а затем в радиатор или холодную плиту. Но как только пакет разрастается до 7000 мм² и включает несколько чиплетов, HBM, шины и перепады высот, крышка превращается в головоломку: сложные ступени, локальные площадки контакта, острые переходы. Высокоточные штампы уже не справляются, а переход на ЧПУ ведет к росту себестоимости, длинным очередям, износу инструмента и рискам по срокам. Любая погрешность в такой монолитной детали масштабируется на весь гигантский пакет — горячие точки, неравномерный зазор TIM, повышенные напряжения на пайке.
Смысл дисагрегации: разделить функции и упростить производство
Intel предлагает разделить крышку на плоскую пластину (максимум теплопроводности по площади) и жесткий стефнер по периметру (геометрия, жесткость, формирование полостей). Обе детали легко изготавливаются стандартной штамповкой, без спецпрессов и долгих фрезерных операций. На сборке сначала приклеивается стефнер — он задает ровную опорную рамку и нужные высоты. Затем к нему клеится плоская пластина с тщательно подобранным клеем: баланс прочности, термостойкости, чистоты и низкой дегазации. В итоге «механика» и «тепло» разведены: стефнер делает форму, пластина отвечает за равномерное растекание тепла и качественный контакт с кулером.
Измеряемые эффекты и почему они важны
- До 30% меньше коробления. Более плоский пакет — меньше напряжений, надежнее пайка и проще посадка в сокет или на плату.
- Минус 25% пустот в TIM. Равномерный зазор снижает тепловое сопротивление и температуру кристаллов при той же мощности.
- Около 7% прирост копланарности. Ровная верхняя поверхность обеспечивает стабильное прижимное усилие и предсказуемый тепловой контакт с радиатором/холодной плитой.
Эти эффекты складываются: ровнее пакет — ровнее слой TIM — меньше разброс температур между чиплетами — выше стабильность и потенциал частот. И все это при упрощении цепочки поставок: простые детали легче масштабировать, контролировать и заменять без остановки линий.
Сверхкрупные пакеты: из экзотики в рутину
Главная выгода в том, что подход делает экономически и технологически реалистичной сборку сверхкрупных мультичиповых корпусов. Когда площадь уходит в тысячи квадратных миллиметров, каждый лишний проход фрезы и каждый микрон перекоса бьют по бюджету и срокам. Дисагрегация позволяет стандартизовать плоскую пластину, а стефнер настраивать под конкретную архитектуру: сегодня CPU с HBM, завтра ускоритель ИИ с иным расположением стеков. Переоснастка минимальна, валидация быстрее, а риск брака ниже.
Экономика: меньше драм, больше пропускной способности
Штамповка обеих частей снимает узкие места ЧПУ: нет длинных циклов, чистовых проходов и дорогого инструмента. Логистика проще, входной контроль — короче. Если вдруг что-то пошло не так, заменить стефнер дешевле, чем списать целую сложнопрофильную монолитную крышку. Для контрактных производств это означает стабильные графики и меньше «пожаров» в цехе.
TIM решает судьбу температуры
Качество термоинтерфейса — не вторично. Ровная геометрия и контролируемые полости уменьшают вероятность пустот, обеспечивают предсказуемую толщину слоя и контактное давление. Будь то высокоэффективные пасты или индиевые припои, меньше пустот — ниже тепловое сопротивление и лучше долговременная стабильность: меньше «выкачивания» TIM, ниже деградация под циклическими нагрузками.
Куда развиваться дальше
Модульность открывает двери к металлическим композитам повышенной теплопроводности для плоской пластины и к вариантам с жидкостным охлаждением: от стандартных cold plate до встраиваемых микроканалов. Нужен вариант для воздушного кулера? Берем базовую пластину. Появился серверный дизайн под D2C-плиты? Меняем модификацию пластины, оставляя стефнер без капитального редизайна. Такой конструктор снижает цену входа для новых продуктов.
Что предстоит доказать
Индустриальные масштабы потребуют длинных тестов: термоциклирование, усталостная прочность клеев, чистота и дегазация, акустическая микроскопия для контроля пустот, проверка «окна процесса» — насколько широк допуск, прежде чем преимущества начнут таять. Чем шире окно, тем легче перенести методику на разные линейки без «тонкой ручной настройки».
Итог
Разделив традиционную крышку на плоскую пластину и стефнер, Intel одновременно решает тепловую, механическую и экономическую задачи продвинутой упаковки. Заявленные −30% коробления, −25% пустот TIM и +7% копланарности — это системные улучшения, которые открывают путь к более мощным и крупным пакетам без взрывного роста стоимости и сроков. Если подход масштабируется в серии, сверхкрупные мультичиповые решения перестанут быть штучной экзотикой и станут нормой, а охлаждение и себестоимость — наконец союзниками, а не противниками.