三维封装件中的冷却供应管理制造技术

在一种管理包含多个层叠管芯的三维封装件中冷却供应的方法中，所述三维封装件带有冷却系统，所述冷却系统包括至少一个主动冷却机构，标识在多个层叠管芯中的一个管芯上的工作负载和其处或周围的环境条件中的至少一者。另外，基于标识的工作负载和环境条件中的至少一者来控制主动冷却机构和多个层叠管芯中的一个管芯中的至少一者。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】三维封装件中的冷却供应管理相关申请的交叉引用本申请涉及与本申请同日提交的题为“Management of a 3D Package andCooling System (三维封装件和冷却系统的管理)”的美国专利申请S/NTBD (代理人案号 Νο.200703409),其公布全部援引包含于此。
技术介绍
半导体技术最近的趋势已集中在集成电路芯片系统的微型化。这已导致高密度 电子封装模块的研发，例如由排列成一堆的多个管芯构成的三维(3D)多管芯结构，以显 著减小管芯在系统中占据的占地面积量。对于传统管芯，用于驱动层叠管芯的部分电能 被转化成热能并作为热量耗散。管芯温度大大地影响其性能。同样，高效的热量消除通 常是设计和运行3D多管芯电子封装模块中的重要考虑因素。一般通过使用被动冷却供应从管芯消除热量，例如定位以将热从一个管芯传递 至另一个管芯或传递至散热器的热传导材料。也提出通过使用具有安装在各管芯之间的 P型材料板和N型材料板的热电冷却器主动冷却管芯的技术。然而，随着电子封装模块 持续变得越来越密集且管芯具有不断增长的运行速度，用于散发由3D多管芯电子封装模 块中的管芯产生的热量的传统技术可能无法充分地冷却管芯，这可能导致性能下降和过 早失效。由此应当理解，消除从3D多管芯电子封装模块中的管芯散发的热量的改进将是 有益的。附图简述本专利技术的特征可由本领域内技术人员参照附图从下面的详细描述中清楚得出， 在附图中图IA示出根据本专利技术一个实施例的包含多个层叠管芯和具有多个主动冷却机构 的冷却系统的三维封装件的简化示意图；图IB示出根据本专利技术另一实施例的包含多个层叠管芯和具有多个主动冷却机构 的冷却系统的三维封装件的简化示意图；图2示出根据本专利技术一个实施例的用于管理具有带至少一个主动冷却机构的冷 却系统的三维封装件内的冷却供应的系统的简化框图；图3示出根据本专利技术一个实施例的用于管理具有带至少一个主动冷却机构的冷 却系统的包含多个层叠管芯的三维封装件内的冷却供应的方法的流程图；图4示出根据本专利技术一个 实施例促成图3所示流程图的用于管理具有带至少一个 主动冷却机构的冷却系统的包含多个层叠管芯的三维封装件内的冷却供应的方法的流程 图；图5示出根据本专利技术另一实施例的促成图3所示流程图的用于管理冷却供应的方 法的流程图；图6示出根据本专利技术另一实施例的促成图3所示流程图的用于管理冷却供应的方法的流程图；图7示出根据本专利技术又一实施例的促成图3所示流程图的用于管理冷却供应的方法的流程图；图8示出根据本专利技术再一实施例的促成图3所示流程图的用于管理冷却供应的方 法的流程图；图9示出根据本专利技术一个实施例的在执行图3-8描述的流程图中包含的一些或全 部步骤时用来实现图2所示控制器的各种功能的计算机系统。详细说明为了简化和阐述的目的，主要参照其示例性实施例对本专利技术进行说明。在以下 描述中，陈述许多具体细节以提供对本专利技术的透彻理解。然而，将对本领域技术人员明 显的是，本专利技术的实现不局限于这些具体细节。在其他情形中，众所周知的方法和结构 并未予以详细描述以免不必要地混淆本专利技术。本文披露了一种管理三维封装件中的冷却供应的方法，该三维封装件包括配置 成层叠结构的多个管芯以及具有至少一个主动冷却机构的冷却系统。本文还披露一种具 有根据所披露方法受到控制的冷却系统的三维封装件。通过本文披露的方法和三维封装件的应用，可控制管芯和冷却系统中的一者或 两者以显著最小化能耗并同时为管芯提供充分的冷却。首先参见附图说明图1A，图中示出根据一个示例的包含多个层叠管芯102-106和具有多 个主动冷却机构130a-130n的冷却系统的三维封装件100的简化示意图。在一个方面， 本文披露的各方法和系统可实现在图IA所示的三维封装件100中，如下文中更详细描述 的那样。应当理解，三维封装件100可包括附加组件，并可去除和/或改变本文描述的 一些组件而不脱离本文描述的三维封装件100的范围。如图IA所示，三维封装件100包括多个管芯102-106。管芯102-106可包括配 置成执行任何理论上合意的功能的集成电路芯片。例如，第一管芯102可包括处理器管 芯而第二和第三管芯104、106可包括闪存管芯。在另一示例中，三维封装件100可包括 固态存储封装件，其中管芯102-106各自包括闪存。第一管芯102图示为通过多个焊点112安装在基板110上。第二管芯104图示为 通过粘合材料120附连于第一管芯102，该粘合材料120可包括导热性材料。另外，第三 管芯106图示为通过另一粘合材料122附连于第二管芯104，所述另一粘合材料122也可 包含导热性材料。第二管芯104和第三管芯106也图示为通过各种互连结构124连接于基 板110，所述互连结构124可包括引线接合、倒装芯片互连、光子互连等，其配置成允许 功率信号或电信号的至少一者在管芯104、106和基板110之间传达。作为附加或替代， 第三管芯106可连接于第二管芯104，所述第二管芯104连接于基板110。管芯102-106 进一步图示为支承在模制复合物126内，该模制复合物126用来保护管芯102-106并籍此 散发掉管芯102-106中产生的一些热量。图IA还示出多个主动冷却机构130a_130n，其中“η”是大于或等于零的整数， 所述冷却机构130a-130n位于粘合材料120中。尽管图IA中未示出，然而一些或全部的 主动冷却机构130a-130n可集成在一个或多个管芯102-106中而不脱离本文描述的三维封 装件100的范围。主动冷却机构130a-130n —般可定义为在其工作过程中消耗电能并通常相比 被动冷却机构在消除热量方面更为有效的冷却机构。由此可通过提供给主动冷却机构 130a_130n的电能变化而控制主动冷却机构130a_130n。根据一个示例，主动冷却机构 130a-130n包括热电冷却器，该热电冷却器包括P型材料板和N型材料板。P型材料板 和N型材料板可通过珀耳帖效应工作以从第一管芯102汲取热量并将热量传递至用来散 热的第二管芯104。在该例中，主动冷却机构130a-130n可电连接于基板110以接收直流 (DC)电力。根据另一示例，主动冷却机构130a-130n包括一个或多个其它类型的机构，例 如从中泵送冷却液流的冷却板。在该例中，可电子控制的泵(未示出)工作以改变通 过冷却板的冷却液流量并由此改变从管芯102-106消除的热量。作为附加或替代，冷却 板可包括例如从中泵送以改变在管芯102-106之间传递的热量的绝缘材料。主动冷却 机构130a-130n可单独受控，以例如使位于不同组的管芯102-106之间的主动冷却机构 130a_130n可在不同时间激活。作为特定示例，主动冷却机构130a_130n可包括具有根据 要求开启的可控阀的液体冷却回路。在任何情况下，主动冷却机构130a_130n可有策略地部署在相对于管芯102-106 的各个位置。各个位置可包括已知散发最大量热量的那些位置，例如一个或多个管芯 102-106上的局部热点。就此而言，管芯102-106的热量消除是有目的性的，由此显著优 化运行主动冷却机构130a_130n时的能效。尽管主动冷却机构130a_130n本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种管理包含多个层叠管芯的三维封装件中的冷却供应的方法，所述三维封装件带有冷却系统，所述冷却系统包括至少一个主动冷却机构，所述方法包括：　　标识在所述多个层叠管芯中的一个管芯上的工作负载和在其处或周围的环境条件中的至少一者；以及　　基于所述标识的工作负载和环境条件中的至少一者控制所述主动冷却机构和所述多个层叠管芯中的所述一个管芯中的至少一者。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】

【专利技术属性】
技术研发人员：AJ沙阿，C帕特尔，
申请(专利权)人：惠普发展公司，有限责任合伙企业，
类型：发明
国别省市：US[美国]