一种三维堆叠多核处理器的散热装置，能够对三维堆叠多核处理器进行有效散热，具有温度分布均匀、热点温度低和泵功消耗小的优点。密封片、冷却层、多核处理器层、连接层位置关系为上下结构，依次为：密封片、上层的冷却层、上层的多核处理器层、连接层、中间的冷却层、中间的多核处理器层、连接层、中间的冷却层、中间的多核处理器层、连接层、底层的冷却层、底层的多核处理器层；左右两侧的蓄液槽和四层多根并联冷却层的微通道垂直连通，密封片的流体入口、流体出口分别与蓄液槽连通，形成流体回路；冷却层中的金属通孔与连接层的电连接金属连接，与连接层的绝缘电介质实现各层电路的有效连通。连接层的绝缘电介质实现各层电路的有效连通。连接层的绝缘电介质实现各层电路的有效连通。
【技术实现步骤摘要】
一种三维堆叠多核处理器的散热装置
[0001]本专利技术涉及集成电路散热的
，尤其涉及一种三维堆叠多核处理器的散热装置，可以有效的带走处理器的热量、降低芯片的最高温度、提高温度分布的均匀性，为三维堆叠多核处理器提供高效可靠的散热。
技术介绍
[0002]近几年来，随着工业技术的迅猛发展，特别是军工领域对微电子器件的要求不断提高。三维堆叠集成电路可同时满足高频高速、低延迟、低噪声、低功耗的多重需求，引起了国内外学者和工程师的高度重视。研究者对三维堆叠多核处理器的集成技术、构架设计、代价分析、温度控制、线路规划、可靠性分析等方面有广泛的研究。但随着工业需求的不断提高，高度集成电路的垂直堆叠使得处理器的功耗密度在相同面积上呈指数增长，导致发热量急剧增大；同时由于各层电路间的连接层绝缘介电层的低导热性，这将会导致处理器出现热量集中、局部温度过高、甚至高温失效等问题。研究数据显示，电子器件的失效50％以上是由于散热问题导致的，器件的温度超过80℃，温度每增加1℃，器件可靠性下降5％。传统的冷却方式以及应用于二维器件的外部微通道热沉等已经无法有效地带走器件的发热量。因此，迫切需要研发针对三维堆叠多核处理器散热的解决方案，并用以指导三维堆叠多核处理器的设计和应用。
[0003]目前国内外针对三维堆叠多核处理器散热性能主要分为以下两方面研究： 1)合理布局芯片的功能模块，平衡每层模块的功耗密度和各层间模块的功耗密度，防止出现局部过热导致的电路失效；2)采用先进的强化换热技术，将芯片内的热量传到外界环境。然而，随着三维堆叠多核处理器的高度集成，功率急剧增加，即使通过合理布局功能模块，大功率芯片的最高温度仍然会高达150℃左右。同时，由于三维堆叠结构层间绝缘电介层的低导热性，即使通过外部强化传热装置：强迫对流的风扇、背部粘贴热扩展板和液冷微散热器等，不直接与换热装置接触的电路层所产生的热量还是很难散去，产生很多热隐患，不断积累的热量将严重损害芯片的性能，甚至可能导致芯片失效。三维堆叠结构中的采用高导热材料的热通孔技术，其增强内部的导热均衡各层之间的热量，但内部产生的大量热量还是很难祛除，同时热通孔的布局受布线资源的限制且过多的热通孔将导致芯片可靠性降低。
技术实现思路
[0004]为克服现有技术的缺陷，本专利技术要解决的技术问题是提供了一种三维堆叠多核处理器的散热装置，其能够对三维堆叠多核处理器进行有效散热，具有温度分布均匀、热点温度低和泵功消耗小的优点。
[0005]这种三维堆叠多核处理器的散热装置，其包括：密封片(1)、冷却层(2)、多核处理器层(3)、连接层(4)、蓄液槽(7)、非均匀复杂结构微通道(8)、通道底部(9)、绝缘电介质(13)；
[0006]密封片、冷却层、多核处理器层、连接层位置关系为上下结构，依次为：密封片、上
层的冷却层、上层的多核处理器层、连接层、中间的冷却层、中间的多核处理器层、连接层、中间的冷却层、中间的多核处理器层、连接层、底层的冷却层、底层的多核处理器层；
[0007]左右两侧的蓄液槽和四层多根并联冷却层的微通道垂直连通，密封片的流体入口、流体出口分别与蓄液槽连通，形成流体回路；冷却层中的金属通孔与连接层的电连接金属连接，与连接层的绝缘电介质实现各层电路的有效连通；
[0008]流体流经路线为：流体入口(5)、蓄液槽(7)、非均匀复杂结构微通道(8)、蓄液槽(7)、流体出口(6)；冷却流体经蓄液槽后，均匀分配给各层的非均匀复杂结构微通道，从非均匀复杂结构微通道表面及连接层表面吸收热量，最后从流体出口流出。
[0009]本专利技术的密封片、冷却层、多核处理器层、连接层位置关系为上下结构，依次为：密封片、上层的冷却层、上层的多核处理器层、连接层、中间的冷却层、中间的多核处理器层、连接层、中间的冷却层、中间的多核处理器层、连接层、底层的冷却层、底层的多核处理器层；左右两侧的蓄液槽和四层多根并联冷却层的微通道垂直连通，密封片的流体入口、流体出口分别与蓄液槽连通，形成流体回路；冷却层中的金属通孔与连接层的电连接金属连接、绝缘电介质实现各层电路的连通；因此能够对三维堆叠多核处理器进行有效散热，具有温度分布均匀、热点温度低和泵功消耗小的优点。
附图说明
[0010]图1示出了根据本专利技术的三维堆叠多核处理器的散热装置的立体图。
[0011]图2(a)是图1的A
‑
A剖视图；
[0012]图2(b)是图1的主视图；
[0013]图2(c)是图2(b)的B
‑
B剖视图；
[0014]图2(d)是图2(b)的C
‑
C剖视图；
[0015]图2(e)是图2(b)的D
‑
D剖视图；
[0016]图2(f)是图2(b)的E
‑
E剖视图；
[0017]图2(g)是图2(b)的F
‑
F剖视图；
[0018]图2(h)是图2(b)的G
‑
G剖视图；
[0019]图2(i)是图2(b)的H
‑
H剖视图；
[0020]图2(j)是图2(b)的I
‑
I剖视图；
[0021]图2(k)是图2(b)的J
‑
J剖视图；
[0022]图2(l)是图2(b)的K
‑
K剖视图；
[0023]图3是本专利技术的非均匀锯齿型微通道结构示意图。
[0024]其中：1、密封片；2、冷却层；3、多核处理器层；4、连接层；5、流体入口；6、流体出口；7、蓄液槽；8、非均匀复杂结构微通道；9、通道底部； 10、金属通孔；11、处理器；12、存储器；13、绝缘电介质。
具体实施方式
[0025]如图1
‑
3所示，这种三维堆叠多核处理器的散热装置，其包括：密封片 1、冷却层2、多核处理器层3、连接层4、蓄液槽7、非均匀复杂结构微通道 8、通道底部9、绝缘电介质13；
[0026]密封片、冷却层、多核处理器层、连接层位置关系为上下结构，依次为：密封片、上
层的冷却层、上层的多核处理器层、连接层、中间的冷却层、中间的多核处理器层、连接层、中间的冷却层、中间的多核处理器层、连接层、底层的冷却层、底层的多核处理器层；
[0027]左右两侧的蓄液槽和四层多根并联冷却层的微通道垂直连通，密封片的流体入口、流体出口分别与蓄液槽连通，形成流体回路；冷却层中的金属通孔与连接层的电连接金属连接、绝缘电介质实现各层电路的连通；
[0028]流体流经路线为：流体入口5、蓄液槽7、非均匀复杂结构微通道8、蓄液槽7、流体出口6；冷却流体经蓄液槽后，均匀分配给各层的非均匀复杂结构微通道，从非均匀复杂结构微通道表面及连接层表面吸收热量，最后从流体出口流出。
[0029]本专利技术的密封片、冷却层、多核处理器层、连接层位置关系为上下结构，依次为：密封片、上层的冷却层、上层的多核处理器层本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种三维堆叠多核处理器的散热装置，其特征在于：其包括：密封片(1)、冷却层(2)、多核处理器层(3)、连接层(4)、流体入口(5)、流体出口(6)、蓄液槽(7)、非均匀复杂结构微通道(8)、通道底部(9)、金属通孔(10)、多核处理器(11)、处理器(12)、绝缘电介质(13)；密封片、冷却层、多核处理器层、连接层位置关系为上下结构，依次为：密封片、上层的冷却层、上层的多核处理器层、连接层、中间的冷却层、中间的多核处理器层、连接层、中间的冷却层、中间的多核处理器层、连接层、底层的冷却层、底层的多核处理器层；左右两侧的蓄液槽和四层多根并联冷却层的微通道垂直连通，密封片的流体入口、流体出口分别与蓄液槽连通，形成流体回路；冷却层中的金属通孔与连接层的电连接金属连接，与连接层的绝缘电介质实现各层电路的有效连通；流体流经路线为：流体入口(5)、蓄液槽(7)、非均匀复杂结构微通道(8)、蓄液槽(7)、流体出口(6)；冷却流体经蓄液槽后，均匀分配给各层的非均匀复杂结构微通道，从非均匀复杂结构微通道表面及连接层表面吸收热量，最后从流体出口流出。2.根据权利要求1所述的三维堆叠多核处理器的散热装置，其特征在于：密封片、冷却层、多核处理器层和连接层依次垂直堆叠封装在一起，密封片上带有与外部管路连接的流体入口(5)和流体出口(6)；冷却层靠近密封片的一面为正面，远离的一面为背面；顶层的冷却层(2)正面中间区域加工有非均匀复杂结构微通道(8)，该通道两侧与流体入口(5)和流体出口(6)对应位置为蓄液槽(7)，微通道与蓄液槽连通；顶层的冷却层(2)背面中间区域为通道底部(9)，通道底部的两侧与正面对应位置有相应的蓄液槽；顶层和中间层的多核处理器层(3)中间位置与微通道区域相对应位置布置有处理器(11)和存储器(12)，两侧与冷却层对应位置为蓄液槽；连接层(4)中间与处理器和存储器相对应位置布置有电连接金属和绝缘电介质(13)，两侧与多核处理器层(3)对应位置为蓄液槽；中间层的冷却层正面中间区域加工有非均匀复杂结构微通道(8)、通道两侧与流体入口(5)和流体出口(6)对应位置为蓄液槽(7)，微通道与蓄液槽连通，微通道肋壁中间有金属通孔(10)；中间层的冷却层背面中间区域为通道底部(9)，通道底部的两侧与正面对应位置有...
【专利技术属性】
技术研发人员：马丹丹，夏国栋，丁荣扩，
申请(专利权)人：北京工业大学，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。