台积电首度证实,将新世代微流道(Microchannel)散热技术纳入研发蓝图,并朝与先进封装整合方向推进。这标志着散热战场正从芯片外部的风扇和冷板,转移到芯片与封装内部——冷却液要直接流经芯片。
微流道散热的核心思路,是在芯片或封装结构内设置微型流体通道,让冷却液更接近热源,从而提升热传效率。听起来简单,做起来是另一回事:这需要在芯片上挖出流通渠道,对芯片制造与封装工艺的要求极高,风险也不小。台积电此举,等于把散热从"外部工程"升级为"芯片内部设计的一部分"。
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AI算力狂奔,散热先撞墙
驱动这一技术转向的直接压力,来自AI芯片功耗的持续攀升。台积电方面指出,AI运算效能每年成长五倍,更多逻辑芯片、HBM与光学元件被整合进单一封装内,供电与散热挑战随之加剧。传统的外部冷却方式,已经逼近物理极限。
一组数据能说明问题:从2024年到2029年,单一CoWoS封装可整合的AI运算电晶体数量将成长逾48倍,HBM频宽规模增加34倍。封装内部塞进的东西越来越多、跑得越来越快,热量密度自然水涨船高——散热技术不跟上,算力再强也白搭。
3DFabric平台:散热与算力一起解决
台积电的应对方案,是把散热问题放进3DFabric平台里通盘考虑。这个平台整合了三项关键技术:SoIC三维芯片堆叠、COUPE矽光子,以及CoWoS先进封装。目标是在提升运算密度和HBM存取速度的同时,改善多芯片互连、供电及散热效能。
换句话说,散热不再是封装完成后的补救措施,而是与芯片堆叠、互连设计同步推进的工程环节。微流道技术被纳入研发规划,正是这一思路的延伸——把冷却通道直接做进封装结构里。
CoWoS持续膨胀,散热需求明确
台积电在CoWoS上的路线图,进一步印证了散热升级的紧迫性。整合24颗HBM、面积大于14倍光罩尺寸的CoWoS版本,预计2029年推出。封装面积越做越大,内部集成的元件越来越多,散热路径却越来越复杂——微流道技术在这种背景下,几乎是必然选择。
HBM方面同样在升级:HBM4基础芯片采用N12制程,功耗降低逾45%、频宽提高2.5倍。性能提升的同时,封装内部的功耗密度也在变化,对散热设计提出了新的要求。
台积电把微流道散热纳入研发蓝图,等于公开承认:AI芯片的功耗竞赛已经烧到了封装内部。接下来几年,散热技术很可能成为先进封装竞争的关键变量——谁能把冷却液安全地送进芯片内部,谁就能在算力竞赛中多一分底气。
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