Hoe de gesoldeerde warmteverspreiders van Intel de efficiëntie van moderne CPU's verbeteren

2024-09-05

Intel stapt over van koelpasta naar solderen in kernprocessors

Als het om CPU's gaat, richten de meeste gebruikers zich primair op prestaties en prijs, waarbij ze processors vaak beoordelen op basis van hun prijs-kwaliteitverhouding. Vanuit het perspectief van de fabrikant zijn deze twee factoren echter niet de enige belangrijke overwegingen. Stroomverbruik en warmteontwikkeling zijn nog belangrijker.

Naarmate CPU-productieprocessen zich blijven ontwikkelen tot 7 nm, en zelfs tot 5 nm of 3 nm, is het probleem van warmteontwikkeling veroorzaakt door lekstromen het belangrijkste obstakel geworden voor het verbeteren van CPU-prestaties en energie-efficiëntie. thermisch beheer heeft de hoogste prioriteit voor CPU-fabrikanten, omdat overmatige hitte tot een reeks problemen kan leiden, waaronder de noodzaak om de processor te vertragen, waardoor het onmogelijk wordt om de prestaties te behouden.

Om het probleem van CPU-warmteontwikkeling aan te pakken, moeten fabrikanten het productieproces optimaliseren en verbeteren om de energie-efficiëntie te verbeteren. Tegelijkertijd is het essentieel om te focussen op het verbeteren van de koelefficiëntie. Dit omvat het thermische interfacemateriaal (TIM) tussen de CPU-kern en de metalen warmteverdeler, dat bedoeld is om het koeleffect van de CPU-kern te verbeteren. De keuze voor verschillende materialen leidt in de praktijk echter vaak tot wisselende resultaten.

Momenteel zijn er twee hoofdopties voor thermische interfacematerialen en -processen binnen de CPU: koelpasta en solderen. De eerste is eenvoudiger aan te brengen en kosteneffectiever, terwijl de tweede, die zowel zacht- als hardsolderen omvat, complexer en duurder is, maar een superieure koelingsefficiëntie biedt.

Koelpasta is het meest gebruikte thermische interfacemateriaal en staat bekend om zijn gebruiksgemak en lage kosten; de thermische geleidbaarheid is echter over het algemeen lager dan 10 W/mK. Soldeermaterialen daarentegen hebben een thermische geleidbaarheid van ongeveer 80 W/mK, waarbij hoogwaardigere opties vaak meer dan 100 W/mK bedragen.

In de afgelopen processorgeneraties, van de derde tot en met de achtste generatie Core-processors, gebruikte Intel koelpasta voor warmteafvoer. Met de toename van het aantal CPU-cores in de negende generatie Core-processors keerde Intel echter terug naar het gebruik van solderen voor thermische geleiding.

Terug naar de thermische interface van solderen Intel's overstap van thermische pasta naar solderen in kernprocessoren (2)qch

In de officiële presentatie van de Core i9-9900K-processor introduceerde Intel de STIM-technologie (Solder Thermal Interface Material), die de warmteafvoer tussen de CPU en de IHS (Integrated Heat Spreader) verbetert. Snellere warmteafvoer verbetert het thermische beheer van de processor, wat hogere werkfrequenties mogelijk maakt, wat zowel de turboboost als de overklokprestaties ten goede komt.

Waarvoor wordt solderen gebruikt?

Solderen Hiermee kun je verschillende metalen met elkaar verbinden, waaronder koper, messing, ijzer, zilver en goud. Het wordt vooral gebruikt voor elektrische verbindingen en niet-structurele metaalverbindingen.
Solderen wordt vaak gebruikt om elektrische componenten op printplaten met elkaar te verbinden. Door soldeer te gebruiken, kunnen deze kleine componenten met elkaar worden verbonden zonder elektriciteitsdraad.

Wat zijn de voordelen van solderen?

Het grootste voordeel van solderen is dat het eenvoudig is om verschillende soorten metaal met elkaar te verbinden. Ook componenten met verschillende diktes kunnen eenvoudig met elkaar worden verbonden.