Como já foi observado repetidamente, o aumento no desempenho dos componentes semicondutores virá acompanhado de um aumento significativo na dissipação de calor, exigindo que os projetistas de chips desenvolvam métodos de resfriamento eficazes. Representantes da TSMC explicaram que o desenvolvimento futuro da indústria é inimaginável sem o resfriamento líquido, e que este terá que ser integrado aos próprios chips.
Fonte da imagem: TSMC
Na conferência Semicon Taiwan 2026, James Chen, Diretor de Pesquisa de Embalagens Avançadas da TSMC, previu que o consumo de energia computacional aumentará quase seis vezes nos próximos cinco anos, conforme relatado pela TrendForce, citando publicações da imprensa taiwanesa. A área total dos chips em embalagens CoWoS deverá crescer para 14 vezes o tamanho da retícula dos equipamentos de litografia entre 2024 e 2029. Em outras palavras, não será mais possível fabricar esses chips em uma embalagem monolítica usando métodos de fabricação convencionais.
O número de transistores em embalagens multichip aumentará 48 vezes até 2029. A largura de banda da memória HBM por embalagem aumentará mais de 34 vezes, o número de canais de dados mais que dobrará e a taxa de transferência de dados aumentará seis vezes. O consumo de energia de um único chip em tal embalagem aumentará de 600 para 4100 W, e as perdas de energia aumentarão mais de cinco vezes. Segundo representantes da TSMC, somente o resfriamento líquido integrado será capaz de combater a crescente dissipação de calor, dada a complexidade cada vez maior da embalagem dos chips.
A empresa propõe há tempos a incorporação de um sistema de microcanais na embalagem do chip para uma dissipação de calor mais eficiente por meio de fluido refrigerante. O número de elos na cadeia de transferência de calor precisa ser reduzido, pois cada um possui sua própria resistência térmica. Em outras palavras, o fluido refrigerante deve ser posicionado mais próximo do próprio chip.Os componentes internos do chip. Ainda existem muitos obstáculos à implementação prática dessa ideia em escala de produção em massa, mas a indústria inevitavelmente adotará tais soluções, segundo a TSMC.
A empresa também defende a otimização da composição dos materiais e do layout do chip para reduzir a resistência térmica dos componentes. Nesse sentido, essa abordagem oferece o potencial de reduzi-la em até 40%. Componentes que podem aquecer muito durante a fase de projeto do chip devem ser posicionados de forma a facilitar seu resfriamento posterior. Esse foco deve ser mantido durante todo o ciclo de desenvolvimento do produto. Empresas que produzem sistemas de refrigeração líquida também estarão envolvidas na busca por soluções e provavelmente lucrarão bastante com isso.