千倍算力下的散热挑战:线路板与元器件的热管理革新 北大新型模拟计算芯片在实现千倍吞吐量的同时,也带来了“高功耗-高热量”的新问题——其每平方厘米功率密度突破50W,是传统GPU的3倍,这对线路板与元器件的热管理体系提出了颠覆性要求,推动行业从“被动散热”转向“主动热控”。

线路板的导热基材成为散热突破的核心。传统 FR-4 基板导热系数仅 0.3W/(m・K),无法快速导出芯片热量,行业正批量应用铝基覆铜板(MCPCB),其导热系数提升至 2-5W/(m・K),配合表面阳极氧化处理,散热效率较 FR-4 提升 8 倍。更先进的陶瓷基板技术也开始普及,氮化铝(AlN)基板导热系数可达 200W/(m・K),能将芯片工作温度控制在 65℃以内,保障 10⁻⁷量级相对误差的稳定输出。某测试数据显示,采用 AlN 基板后,芯片长时间运行的性能衰减率从 15% 降至 3%。
元器件的低热阻封装技术同步升级。为适配芯片的高密度布局,配套的电源管理芯片(PMIC)采用倒装焊(Flip Chip)封装,热阻从传统引线键合的 40℃/W 降至 15℃/W,热量可直接通过焊点传导至基板。MLCC 电容也推出 “超薄低热阻” 版本,厚度压缩至 0.2mm,热导率提升至 1.2W/(m・K),避免因局部过热导致的参数漂移。这些元器件的热设计优化,与线路板形成 “协同散热网络”,有效解决了高密度布局下的局部热点问题。
主动散热与线路板的集成化成为新方向。行业正探索在线路板内部埋置微型热管,通过工质相变实现热量快速转移,散热能力较传统散热片提升 3 倍。更前沿的 “热电制冷 - 线路板” 一体化方案也进入试验阶段,通过在芯片下方的线路板层集成热电制冷模块,可实现局部温度精准控制,温差调节范围达 ±10℃,完美适配芯片对工作温度的严苛要求(±2℃波动)。
市场需求与政策推动加速技术落地。AI 训练中心的 “算力 - 能耗比” 要求日益严格,热管理效率每提升 10%,可降低整体能耗 8%,这推动线路板与元器件企业加大散热技术研发。《绿色数据中心发展行动计划》也明确将高效热管理技术列为重点推广方向,给予税收优惠支持。在千倍算力的驱动下,热管理已不再是 “辅助环节”,而是决定芯片性能释放的核心竞争力,推动线路板与元器件行业开启 “热 - 电协同设计” 的新时代。