MIT研發3D晶片散熱測試神器 突破高效能運算瓶頸
科技
04-30
隨著高效能運算需求激增，3D晶片堆疊技術已成為半導體產業的新寵。這種垂直整合架構能讓AI處理器與通訊、影像專用晶片緊密結合，但隨之而來的散熱難題卻讓全球工程師傷透腦筋。
MIT林肯實驗室最新開發的測試晶片，正是為瞭解決這個關鍵問題而生。這款特殊晶片能模擬高效能邏輯晶片的發熱特性，產生千瓦級功率密度，並在矽晶層製造區域性熱點。研究人員可透過它精準測量各種散熱方案的效果，為3D堆疊架構的熱傳導研究樹立新標竿。
「單顆晶片還能從上下方散熱，但多層堆疊時熱量根本無處可逃。」主導開發的陳辰森博士強調，目前業界尚無能有效冷卻多層高效能晶片的解決方案。這項突破性技術已獲波音與通用汽車合資的HRL實驗室採用，正用於開發3D異質整合系統的散熱方案。
這項由美國國防高等研究計劃署(DARPA)資助的計畫，源自其「微型整合熱管理系統」專案。對國防應用而言，3D異質整合技術能大幅提升雷達通訊距離，讓無人機搭載更先進感測器，甚至實現戰場AI即時運算。
這款測試晶片具備發熱與感溫雙重功能。研發團隊不僅設計出千瓦級發熱電路，更巧妙將二極體改造成「奈米溫度計」，透過電壓電流變化精確監測各區域溫度。HRL實驗室技術總監克里斯多福透露，他們正嘗試在CPU大小的空間內，解決相當於190臺筆電的散熱需求。
「晶片堆疊是微電子學的下一座聖杯。」共同開發者基奇表示，這項技術將幫助美國政府掌握3D整合的關鍵優勢，釋放晶片的極限效能。從早期三層電路研發到如今突破性散熱方案，MIT團隊正持續改寫半導體技術的遊戲規則。
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