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超高密度 3D 集成电路的热支架
与传统的 2D 计算系统相比，超密集 3D 集成电路（3D IC），例如单片 3D IC（图 1），可以为数据密集型应用带来巨大的能量延迟积（EDP）优势 [1,2]。为了实现这些优势，需要将多层逻辑和存储器（例如，逻辑和/或存储器设备的薄层，以及相关的信号/全局金属布线）以 3D 形式集成，并使用有限长宽比的后端制程（BEOL）层间过孔（ILV）建立超密集（例如，间距 ≤ 100 纳米）垂直连接 [3]。现有的 BEOL 布线结构已经在使用这种纳米级 ILV。3D IC 变得至关重要，因为工艺技术小型化的根本限制使得传统的缩放路径更加困难。但是，必须克服重大的热挑战才能在多个 3D 层上实现高速和高功率计算引擎 [4-5]。如果没有新技术，未来 3D IC 的上层最高温度将大大超过可靠运行所需的上限（例如 [6] 中的 125°C）。我们使用图 1 中的单片 3D IC 来了解 3D 层中的温升和热耗散（详细分析见第 III 部分）。图 1 中的 N 层中的每一层都包含一层高速、高功率硅逻辑器件（例如，计算引擎）和由铜布线和超低κ 层间电介质 (ILD) 组成的 BEOL 层（例如，用于信号布线）。各层通过超密集 ILV 电连接。在某些设计中，每层还存在硅存储器、存储器访问设备和额外的 BEOL。3D IC 由附加的散热器进行外部冷却，散热器将产生的所有热量以散热器比传热系数 h（W/m 2 /K）散发到环境中。最高温度 T j 取决于散热器、环境温度和 N 层的热特性。散热器创新（如 [7]）只需散热器上 10°C 的温升（即 h= 10 6 W/m 2 /K）即可消除 1000 W/cm 2 的热量，尽管
可编程直流固态电源控制器模块
可编程直流固态电源控制器模块描述：这些固态电源控制器 (SSPC) 模块设计为无需任何散热器即可运行。它们是基于微控制器的固态继电器，额定电流高达 30A，设计用于高可靠性 28V 直流应用。这些模块具有集成电流感应功能，在整个工作温度范围内不会降额。这些模块是具有隔离控制和状态的机电断路器的电子等效物。该系列提供 6 个 SSPC 系列，每个系列均可在 5:1 电流范围内进行编程。 SPDP05D28-1：可编程从 1A 到 5A SPDP10D28-1：可编程从 2A 到 10A SPDP15D28-1：可编程从 3A 到 15A SPDP20D28-1：可编程从 4A 到 20A SPDP25D28-1：可编程从 5A 到 25A SPDP30D28-1：可编程从 6A 到 30A 符合文件和标准： MIL-STD-1275B，注意 1 军用车辆 28 伏直流电气系统的特性-4/20/04 MIL-STD-704F 飞机电气功率特性 2004 年 3 月 12 日 MIL-STD-217F，注意 2 电子设备可靠性预测 1995 年 2 月 28 日 模块特点： • 无需额外的散热器或外部冷却！ • 超低功耗，在整个温度范围内不降额 • 重量轻（30 克） • 引脚排列与行业标准 SSPC 相同，但外形更小 • 环氧树脂外壳结构 • 固态可靠性 • 高功率密度电气特性（SPDPXXD28-1 系列）： • 28VDC 输入，压降极低；SPDP25D28-1 为 45mV，典型值 @15A • 真正的 I2t 保护高达 10X 额定值，具有误跳闸抑制功能 • 对 10X 额定值以上的负载提供即时跳闸保护（典型值 100 μ 秒） • 无限中断能力；重复故障处理能力 • 热记忆 • 内部产生的隔离电源来驱动开关 • 低偏置电源电流：60 mA 典型值 @ 5V DC • 高控制电路隔离：750V DC 控制电源电路 • 软开启以减少 EMC 问题 • EMI 耐受 • 使用低电平信号复位模块；复位电路无跳闸 • TTL/CMOS 兼容，数字隔离，输入和输出 • 用于抗噪的输入滤波器