שינויים במגמות הטכנולוגיה ובעיצוב התרמי
בשנים האחרונות, "מזעור", "פונקציונליות גבוהה" ו"גמישות עיצובית" הפכו למגמת הפיתוח של טכנולוגיית רכיבי המוליכים למחצה. מה שאנחנו צריכים לקחת בחשבון כאן הוא איך מגמות אלה ברכיבי מוליכים למחצה ישפיעו על תכנון תרמי ותרמי.
"מזעור"
הביקוש למזעור מוצרים קידם מזעור של מעגלים משולבים,לוחות מעגלים הרכבה, קבלים אחרים. בתהליך של מזעור רכיבי מוליכים למחצה, לדוגמה, שבבי IC ארוזים באריזות חורי דרך גדולות יותר כגון TO-220 אינם ארוזים כעת באריזות הרכבה קטנות בהרבה על פני השטח. נדיר.
יתר על כן, כמה שיטות לשיפור האינטגרציה אומצו. לדוגמה, שבבי IC המותקנים באותה חבילה מותאמים לשניים כדי להכפיל אותם, או שרמת האינטגרציה גדלה על ידי הכנסת שבבים שוות ערך לשני שבבים, ובכך מגדילה את הפונקציות לכל אזור יחידה (יחס שטח פונקציונלי).
מזעור ושילוב גבוה של רכיבים כאלה יגבירו את ייצור החום. דוגמאות מוצגות להלן. התמונה התרמית משמאל היא דוגמה למזעור החבילה, המהווה דוגמה השוואתית לחבילת 20×20×20 מ"מ וחבילת 10×10×10 מ"מ עם אותה צריכת חשמל. ברור, הצבע האדום המציין טמפרטורה גבוהה מרוכז יותר באריזה הקטנה יותר, כלומר, החום גדול יותר. מימין יש דוגמה לאינטגרציה גבוהה. כאשר משווים מוצרים עם שבב אחד ושני שבבים באותה אריזה בגודל, אתה יכול לראות בבירור כי הפרש הטמפרטורה הוא גם מאוד ברור.
הרכבה בצפיפות גבוהה מפחיתה את טווח פיזור החום האפקטיבי של התקני הרכבה על פני השטח המפיצים חום ללוח המעגלים, ויצירת החום עולה. אם טמפרטורת הסביבה בקליפה גבוהה יותר, כמות החום שניתן לפזרים תפחת. מהתוצאות, למרות שהטמפרטורה הגבוהה המקורית הייתה רק סביב רכיבי החימום, המעגל כולו נמצא כעת במצב טמפרטורה גבוהה. זה אפילו מוביל לעלייה בטמפרטורה של רכיבים המייצרים פחות חום.
כדי לשפר את תפקוד הציוד, יש צורך להגדיל את הרכיבים, או להשתמש IC משולב גדול יותר עם יכולת גבוהה יותר, וגם צריך להגדיל את מהירות עיבוד הנתונים, להגדיל את תדירות האות, וכן הלאה. שיטות אלה הובילו למגמה הולכת וגוברת של צריכת חשמל, אשר בסופו של דבר מוביל לעלייה ביצירת חום. בנוסף, על מנת לדכא קרינת רעש בעת התמודדות עם תדרים גבוהים, סיכוך נדרש במקרים רבים. מכיוון שהחום מצטבר בשכבת המיגון, תנאי הטמפרטורה של הרכיבים בשכבת המיגון מחמירים. יתר על כן, קשה להגדיל את גודל המכשיר מסיבה של שיפור הפונקציה, ולכן הוא הופך למצב הנ"ל בצפיפות גבוהה, מה שגורם לטמפרטורה בדיור לעלות.
"גמישות עיצובית"
על מנת להפוך את המוצרים לייחודיים או לשקף אסתטיקה, יותר ויותר מוצרים מתחילים לייחס חשיבות לעיצוב, ואף נותנים עדיפות לגמישות עיצובית. החיסרון הוא כי הדיור יש טמפרטורה גבוהה בשל התקנה בצפיפות גבוהה מופרזת וחוסר יכולת לפזרים חום סביר. בקיצור, החזקת מכשיר נייד ביד תרגיש חמה מאוד. על מנת לשפר את גמישות העיצוב של הרכיבים, כלומר, את מידת חופש המראה, כפי שתואר לעיל, ניתן להשתמש במוצרים קטנים או שטוחים, אך אין כמה מוצרים המעניקים עדיפות רבה יותר לגמישות העיצוב.
הבעיה היא לא רק העלייה בדור החום וקושי בפיזור חום
כאמור, בשל השינויים בשלוש מגמות הפיתוח הטכנולוגי של "מזעור", "פונקציונליות גבוהה" ו"גמישות עיצובית", גדל ייצור החום, ובהתאם לכך, פיזור החום נעשה קשה יותר. לכן, עיצוב תרמי עומד בפני תנאים ודרישות מחמירים יותר. זה נכון שזו בעיה גדולה מאוד, אבל יחד עם זאת יש בעיה נוספת שאנחנו צריכים לשקול.
ברוב המקרים, תכנון הציוד של החברה קבע תקני הערכה לתכנון תרמי. אם תקן ההערכה ישן יחסית, ומגמת ההתפתחות הטכנולוגית האחרונה אינה נלקחת בחשבון ומתוקנת שוב, אז לתקן ההערכה עצמו יש בעיות. אם שיקולים כאלה לא נעשים, והעיצוב מבוסס על קריטריוני הערכה שאינם לוקחים בחשבון את הסטטוס קוו, עלולות להתרחש בעיות חמורות מאוד.
על מנת לתת מענה לשינויים במגמות הפיתוח הטכנולוגי, יש לתקן את קריטריוני ההערכה לתכנון תרמי.
