电子封装CPU散热历史
PC散热技术发展史
随着半导体技术的进步,CPU厂商不断推出晶体管数量更多,运算速度更快的CPU。在CPU性能提升的同时,CPU芯片内部温度也大幅上升。这对于电子元件的可靠性会产生不良的影响。
在过去的50年里,电子元件的热控制已成为先进热传技术应用的主要方向。在电子产品中不断进化的散热方案,对于确保CPU正常工作不致超温做出了重要贡献。
自从20世纪50年代的二次世界大战以来,军事与民间对于电子设备的开发与需求量大幅增加,使得工程师与科学家意识到电子元件的热封装与热设计的重要性,从而吸引众多的热传研究学者进行热控制技术的发展,扩展出了许多新的领域,包括强化表面对流换热与大功率管内冷却液通道方面的研究。
在20世纪60年代到70年代间,电子设备散热技术在其应用范围上,进一步地扩大至浸没冷却、强化流体沸腾、热管、热电制冷片等技术的应用。但受限于技术上的成熟型,一直停留于实验阶段,并未真正应用于工业应用。此现象一直持续到80年代,由于超大规模集成电路(VLSI),才又推动散热技术的研究发展。
到了20世纪90年代,由于半导体技术的进一步发展,由8英寸晶圆发展至12英寸晶圆,在成本降低的同时,每颗芯片上集成的晶体管数量由数十个增加至数百万个。运行频率也从MHz增加至GHz。而这使得芯片上单位面积的发热量急剧上升,芯片的散热问题成为重要课题`。
CPU散热装置之发展史
以Intel CPU为例。
1980年左右,IBM发展出个人PC。此时机箱内只有63.5W的电源模组(简称PSU,功能是ACDC)配有一颗80风扇,CPU因为功率很小,没有配备风扇。
1981年的PC XT以及1982年的AT,均维持了同样的设计
1985年,Intel 80386 CPU热功耗在10W以内,采用了一个简单的铝挤散热片放在CPU芯片上进行散热。
1989年,Intel 80486 CPU的热功耗达到了20W,此时自然散热变得困难,开始采用散热片+散热风扇。
1993年,Intel Pentium系列的CPU大幅增加,有些已经达到65W以上,为解决高功耗散热,热管开始引入,散热片朝着高密翅方向发展,开发出了诸如铲齿(skiving fin)、扣fin等散热能力更强的散热器。
随着散热风扇的噪音增大,人们对散热系统运行噪音提出了要求。PWM温控调速开始引入。