信號連接世界 | 通訊未來先行

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”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大模型產(chǎn)品；聯(lián)想等在消費電子領域還特別展示了AIPC/AI手機類產(chǎn)品。得益于算力的顯著提升和必要支持，當下的AI復雜模型和算法取得了顯著進展，特別是在圖像識別、自然語言處理、自動駕駛等領域。

在算力顯著上升的背后，是硬件設備功耗和發(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)展機會。

芯片的小型化和高度集成化，會導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注導熱材料和其他能夠帶走多余熱量的技術。芯片散熱需要做到“內外兼修”，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-內部導熱材料-CPU金屬蓋-外部導熱材料的幾重傳導，才能傳遞到散熱器上。在芯片和封裝之間，具有高導熱性的熱界面材料（TIM）可以幫助傳遞熱量。

隨著科技的不斷發(fā)展，人們對計算機和移動設備的需求也在不斷增加，現(xiàn)在的芯片的設計都是追求高性能的。人們需要在更快的速度下完成更復雜的任務，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動它們，并支持它們在高速運轉期間產(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)和熱應力：熱循環(huán)（快速的加熱和冷卻）影響芯片的結構性和性能。

有效的熱管理是應對芯片老化的關鍵，可以在以下方面進行優(yōu)化：

●負載平衡：在芯片內部、芯片之間以及服務器之間進行負載平衡，以均勻分布熱量。

●實時監(jiān)控和調節(jié)。

應策

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。

●先進封裝技術；

●AI驅動的預測和維護；

●采用先進的熱管理技術。

●熱模型和仿真；

●定制化冷卻方案；

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

●在芯片內布置密集的傳感器網(wǎng)絡；

●針對遺留基礎設施進行升級和改造；

小結

芯片老化問題對數(shù)據(jù)中心的影響深遠，從熱管理到數(shù)據(jù)處理需求，再到電路板內監(jiān)測，每個環(huán)節(jié)都需要精細化管理和優(yōu)化。通過先進熱管理技術、老化分析和預測、預防性維護以及基礎設施優(yōu)化，有效應對芯片老化帶來的挑戰(zhàn)。