[发明专利]用于异构封装的模块化的基于热电的冷却设备

说明书

制造用于异构微芯片的冷却设备，使得可以为不同的芯片提供不同的冷却分布。壳体由导热材料制成，该壳体具有形成在其中的多个通道。电触点设置在通道中的每个内。每个通道均可装配热电冷却设备或金属块，以提供不同的冷却分布和设计要求。冷却设备插入液体冷板与芯片之间，以调节和增强从芯片到冷板的热传递。可替代地，冷板本身可用作具有通道的壳体，在这种情况下，壳体设置有用于液体管或软管的联接器。

技术领域

本发明的实施方式总体涉及封装的半导体器件的冷却。更具体地，本发明的实施方式涉及半导体器件的异构封装的冷却。

背景技术

冷却是计算机系统和数据中心设计中的突出因素。诸如封装在服务器内的高性能处理器的高性能电子部件的数量已稳定地增加，从而增加了在服务器的普通操作期间产生和耗散的热量。如果允许服务器运行的环境随时间温度增加，则数据中心内使用的服务器的可靠性降低。维护适当的热环境对于这些服务器在数据中心中的正常操作以及服务器性能和寿命是至关重要的。它需要更有效和高效的冷却解决方案，特别是在冷却这些高性能服务器的情况下。

微芯片封装的最新进展包括异构集成或异构封装。异构集成是指将多个单独制造的部件组装和封装到单个芯片上，以便改善功能性和增强操作特性。异构集成允许封装具有不同功能性、不同工艺技术(例如，工艺节点)、不同热属性和特性以及有时单独的制造商的部件。组合器件可在功能(例如，处理器、信号处理器、高速缓存、传感器、光子、RF和MEMS)和技术(例如，一个优化用于管芯尺寸，另一个优化用于低功率)上变化。

然而，由于组合器件中的每个都具有不同的功耗和散热特性，因此将它们封装在单个外壳中对这种封装的热管理提出了挑战。此外，封装可包括也具有不同散热特性的辅助电源单元。因此，在正常操作期间，整个封装可处于非均匀的热条件中。

此外，封装部件中的每个均可具有不同的热规范/要求，诸如用于正常操作的结温度或外壳温度。满足对于热管理解决方案的这些要求是至关重要的，特别是当对于各种封装器件这些要求不同时。

适当的热设计需要满足异构封装内所有部件的热管理规范。因此，即使这种操作仅偶尔发生，该设计也必须考虑在峰值功耗下工作的温度最敏感的部件。

封装内的每个器件的封装位置和覆盖区主要基于除热管理之外的技术考虑来确定。技术考虑可基于例如实际拓扑、通信要求、这样的I/O结构距离等。因此，热设计应足够灵活以适应封装要求。

另一方面，为每个不同的封装提供不同的热管理解决方案增加了制造的成本和复杂性。标准设计或产品对于降低成本以及开发具有多个供应商的生态系统是重要的。然而，仅具有一个通用产品和规格以满足不同类型的异构封装并解决所提及的热挑战是一种挑战。

发明内容

第一方面，本公开提供了一种用于异构微芯片的冷却设备，包括：壳体，其由导热材料制成，该壳体具有形成于其中的多个通道；电触点，其设置在所述多个通道中的每个内；至少一个热电冷却设备(TEC)，其插入所述通道中的一个中；以及至少一个金属块，其插入所述通道中的一个中。

第二方面，本公开提供了一种用于向具有异构芯片的服务器节点提供冷却的方法，包括：提供其中形成有多个通道的冷却设备；获取异构芯片的热分布规范，并根据该规范在所述通道中的至少一个中插入至少一个热电冷却(TEC)元件，以及在剩余的空通道中插入金属块；以及将冷却设备附接至异构芯片。

第三方面，本公开提供了一种服务器节点，包括：母板；异构芯片，其固定至母板；传热设备，其附接至异构芯片的盖，该传热设备包括：壳体，其由导热材料制成，该壳体具有形成于其中的多个通道；电触点，其设置在多个通道中的每个内；至少一个热电冷却设备(TEC)，其插入所述通道中的一个中；以及至少一个金属块，其插入所述通道中的一个中。

附图说明

本发明的实施方式在附图中以示例而非限制的方式示出，在附图中，相同的附图标记表示类似的元件。