7.8
深览指数
科技腾讯新闻·半导体行业观察··AI 生成
芯片，过热了
AI芯片性能提升正遭遇新的物理瓶颈：散热。文章基于SEMICON Taiwan 2026、GTC 2026等产业会议的最新披露，指出随着CoWoS封装规模、晶体管数量与功耗激增，传统风冷与冷板液冷已难以应对数千瓦级封装的热流密度。核心论点是AI芯片正进入“热管理扩展”阶段，散热技术从系统部件向半导体制造内部迁移——台积电、IBM、微软等正在推进微流道冷却，SK海力士与三星也在HBM内部集成导热结构。适合关注AI硬件底层技术的从业者与投资者阅读。原文 ↗
核心观点
- ▍AI芯片性能竞争正从晶体管微缩、封装扩展进入第三阶段——热管理扩展，单位面积功耗处理能力（W/cm²）将成为关键指标。
- ▍散热技术正在从系统配套向半导体制造内部迁移，未来芯片的水路结构将与电路线路在晶圆与封测阶段共同设计。
- 01台积电在SEMICON Taiwan 2026上披露：CoWoS封装规模将从2024年的约3.3倍光罩扩大到2029年的超过14倍，单个封装中计算晶体管规模可能增加约48倍，先进AI封装功耗将从数百瓦迈向约4.1kW。
- 02IBM研究指出，层间冷却是唯一能随芯片堆叠中芯片数量扩展的体积冷却方案，能够实现极高3D集成度，但需要环形结构等密封方案应对电气互连挑战。
- 032026年《Communications Engineering》研究显示，封装内微流道（Direct-to-Package）可处理约625W/cm²热流密度，结温和热阻比传统带TIM液冷散热器降低约2-3倍。
- 04KAIST与Georgia Tech展示的硅内歧管式微流道冷却器，在实验中实现了超过2000W/cm²芯片级热流密度，结温控制在100℃以下。
- 05微软已在硅片背面刻蚀微流道进行测试，散热效果最高可达传统冷板3倍，GPU内部硅片最大温升降低65%，正推进该技术在其自研芯片中的应用。
- 06SK海力士发布iHBM方案，在HBM封装内部加入集成冷却元件，可使热阻降低30%以上；三星在HBM4E中加入热传导块，专门针对高速接口区域的局部发热。
- 07德国设备厂商TRUMPF首次展示面向AI芯片集成冷却的超短脉冲激光加工方案，目标实现冷却微结构的工业化、低成本制造，标志着散热正在进入半导体设备产业链。
- 08Vinci 2026年研究指出，现代2.5D AI加速器封装中，高功率ASIC向相邻HBM横向传热可能导致HBM结温接近100℃，引发频率下降和加速老化。
反方 / 局限
- — 冷却液离晶体管越近，散热潜力越大，但制造难度、密封要求和可靠性挑战也随之提高，任何微小泄漏或材料兼容问题都可能造成数万美元级AI芯片的损失。
16 分钟 · 4 卡片 · 10 资料
读原文 →