スマートフォンが薄くなり、オンデバイス人工知能(AI)など高性能演算需要が大きくなり、モバイルアプリケーションプロセッサー(AP)の発熱管理が性能競争力の核心に浮上している。 サムスン電子はパッケージ構造を根本的に変え、熱効率を高めた新しいアーキテクチャを披露し、モバイルチップ設計の限界を突破した。
23日、サムスン電子はグローバルニュースルームを通じ、APの上段に「ヒートパスブロック(HPB)」を配置する新しいパッケージ構造を開発し、モバイルAPの熱放出性能と安定性を同時に改善したと明らかにした。 これはファンアウトウェハーレベルパッケージング(FoWLP)にHPBを適用した業界初の事例だ。
既存のフラッグシップモバイルチップはDRAMをAPの上に積層する「PoP(Package-on-Package)」構造を主に使用してきた。 だが、製品厚さ制限でパッケージが薄くなり、APで発生した熱がDラムを経て外部に伝達される経路が長くなり、効率も落ちる構造的限界があった。 ソルダボール、基板、接着材、モールディング素材など熱伝導率が低い材料を通過しなければならず、高負荷状況で発熱抑制が難しかった。
サムスン電子はこれを解決するため、Dラムを発熱の核心領域と重ならないように再配置し、熱源の真上にHPBを配置した。 HPBは銅基盤の金属構造で、ポリマー素材対比熱伝導率が約500~1000倍高く、APで発生した熱を放熱板や蒸気チャンバーに迅速に伝達することができる。 これを通じてパッケージ内部の熱抵抗を低くし、高負荷条件でも安定した性能を維持できるようにした。
この構造は、サムスン電子の次世代モバイルチップであるエクシノス2600に適用された。 サムスン電子はHPB適用過程で新しい熱インターフェース材料(TIM)を導入し、構造的信頼性と放熱性能を同時に確保し、Dラムの大きさを約半分に減らし、パッケージの高さと厚さを最適化し、全体の大きさの増加も最小化した。
サムスン電子は“モバイルプロセッサー性能が高くなるほどパッケージ水準の熱管理設計が性能持続性の核心要素になる”とし、“HPB基盤のパッケージアーキテクチャは熱伝達経路を構造的に改善し、薄いフォームファクタでも性能、熱安定性、空間効率性を同時に達成できる解決策”と説明した。
会社は今回の技術を土台に、今後、モバイルプラットフォーム全般にパッケージング革新を拡大適用し、高性能・低電力・小型化を同時に満足する次世代AP競争力を強化していくという計画だ。
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