隨著汽車、太空、醫(yī)學(xué)與工業(yè)等產(chǎn)業(yè)開始采用復(fù)雜芯片,，加上電路板或系統(tǒng)單芯片(SoC)為了符合市場需求而加入更多功能,，讓芯片熱效應(yīng)已成為半導(dǎo)體與系統(tǒng)設(shè)計時的一大問題。

　　據(jù)Semiconductor Engineering報導(dǎo),，DfR Solutions資深工程師指出,，隨著芯片與電路板越來越小,，讓熱問題顯得更加嚴(yán)重。Ansys副總則指出,，熱會帶來一堆無法預(yù)知的變化,，讓業(yè)者必須從芯片封裝或系統(tǒng)層次評估熱沖擊的程度，F(xiàn)inFET制程中必須處理局部過熱問題,，而且進(jìn)入10或7納米后程度更嚴(yán)重,。

　　早在2001年，時任英特爾(Intel)技術(shù)長的Pat Gelsinger便曾預(yù)測未來10年內(nèi),，芯片上能源密度提高是必須設(shè)法解決的問題,。在高密度封裝的SoC中，并非所有的廢熱都能散出,。

　　明導(dǎo)國際(Mentor Graphics)行銷經(jīng)理指出,，以車載娛樂系統(tǒng)為例，儀表板會產(chǎn)生熱且不易散出,，便有可能讓絕緣閘極雙極性電晶體(IGBT)變得不穩(wěn)定,，因此熱管理必須從更接近矽的角度加以評估。

　　至于預(yù)先評估何處以及何時會出現(xiàn)熱問題,，便必須倚賴各種工具,、經(jīng)驗與運氣達(dá)成。而且隨著晶粒上溫度不平均,，欲計算熱對穩(wěn)定性造成影響為何也越加困難,，目前所有EDA廠商已聯(lián)合企圖解決該問題。

　　Synopsys工程師指出,，擁有極準(zhǔn)確且資訊充足的模型顯得更加重要,，但也帶給電子設(shè)計自動化(EDA)廠商一定壓力。益華電腦(Cadence)表示,，傳統(tǒng)上分析工具大多針對封裝溫度,，但10納米FinFET后，考量的地方必須從電路板轉(zhuǎn)移至電晶體上,。

　　Sonics技術(shù)長也指出,，目前漏電流問題依舊存在，而且半導(dǎo)體物理也未改變,。外界雖集中在利用時脈來控制功耗,，但事實上時脈樹(clock tree)仍有許多功耗產(chǎn)生。另一項必須面對的挑戰(zhàn)則是動態(tài)電源管理,。

　　Wingard則認(rèn)為解決之道是提升時脈控制效率,，另外，先進(jìn)封裝或是個別晶粒封裝等也是可行方式之一,。Tessera總裁指出,，其牽涉主要問題便是熱耗散,，也就是晶粒的厚度。因為減少厚度可降低電阻讓更多熱散出,。該公司已開始開發(fā)以不同方式堆疊DRAM,，讓DRAM一部份可以開口讓更多冷氣進(jìn)入。

　　另外,，Kilopass等公司也在開發(fā)可抗熱的一次性可程式(OTP)存儲器,，來取代其他種類非揮發(fā)存儲器。該公司副總指出,，內(nèi)嵌快閃存儲器可支援到攝氏85度,，但OTP可支援到125度。

　　目前業(yè)界也開始研究如何一開始就解決熱效應(yīng)問題,。明導(dǎo)國際指出,，熱矽穿孔(TSV)是研究方向之一，另外,，在晶粒下方蝕刻液流道(liquid channels)與引進(jìn)新的熱介面材料也是研究對象,。

　　iROC Technologies總裁指出，高溫與高伏特將會提高閂鎖效應(yīng)(latch-up)風(fēng)險,，造成穩(wěn)定度嚴(yán)重的問題,，另一個溫度造成的影響則是實際的熱中子(thermal neutron)通量。DfR Solutions認(rèn)為,，熱也是造成快閃存儲器逐漸出現(xiàn)位元滑動(bit slip)與資料保存問題的原因,。

　　如今隨著物聯(lián)網(wǎng)(IoT)發(fā)展后，上述問題將更加復(fù)雜,，熱問題已逐漸成為設(shè)計必考量的一部分,，而且與功耗、架構(gòu),、制程與封裝都密切相關(guān),。