层间微通道液体冷却3D-ICs的仿真研究

近年来,随着半导体工业的迅速发展,芯片特征尺寸逐渐减小逐渐接近极限,为此提出三维集成电路(3D-ICs),集成度显著提高,但同时也造成芯片功率密度成倍增加,层间微通道液体冷却因其结构紧凑、传热效果较好、压降低等优点成为备受关注的焦点。本文采用仿真工具3D-ICE建立带有层间微通道液体冷却的不同通道类型的3D-ICs模型,模拟分析层间通道的物性参数如通道壁厚/针肋直径、通道高度、制冷剂流速/达西速度对三维芯片温度分布的影响情况。结果表明,给定条件下,热点温度随通道壁厚/针肋直径的增加而减少,在50~100变化快,温降最高可达1.309℃,随后趋于稳定;热点温度随通道高度变化的变化因通道类型而异,矩形直通道Tmax在0~1间迅速降低,随后逐渐升高,线性微针肋Tmax在一定范围内较矩形直通道平缓下降,随后缓慢升高或趋于平稳;热点温度随制冷剂流速/达西速度的增加而降低,且变化逐渐平缓。

808nm连续波2000W半导体激光器垂直叠阵

为了全面提高大功率半导体激光器的性能和功率,采用双面散热技术,优化了大功率半导体激光器垂直叠阵和单bar器件的热管理和热设计,使得808 nm单bar半导体激光器在连续波工作模式下的功率达到100 W;808 nm 20 bar垂直叠阵功率达到2 000 W。对微通道液体制冷大功率半导体激光器叠阵和单bar半导体激光器器件的LIV特性、光谱特性、近场光斑、近场非线性效应、远场发散角、快慢轴准直后激光束的指向性做了测试和分析,并在连续波模式下对单bar 808 nm微通道液体制冷半导体激光器做了寿命测试及可靠性评估分析,结果显示器件的工作性能良好。该大功率半导体激光器垂直叠阵未来的应用前景广阔。