Ħarsa Ġenerali Komprensiva tad-Disinn Termali FPGA
Biex kull ċippa taħdem, trid tilħaq firxa ta 'temperatura. Din it-temperatura tirreferi għat-temperatura fuq iċ-ċippa tas-silikon, li normalment tissejjaħ it-temperatura tal-junction.
L-FPGA ta 'ALTERA hija maqsuma f'żewġ tipi: grad kummerċjali (kummerċjali) u grad industrijali (induatrial). Il-firxa tat-temperatura tal-junction ta 'ċipep ta' grad kummerċjali li tista 'taħdem normalment hija ta' 0~85 grad Celsius, filwaqt li l-firxa ta 'ċipep ta' grad industrijali hija -40~100 grad Celsius. Fiċ-ċirkwit attwali, irridu niżguraw li t-temperatura tal-junction taċ-ċippa tkun fil-medda aċċettabbli tagħha.
Hekk kif il-konsum tal-enerġija taċ-ċippa jiżdied, aktar u aktar sħana se tiġi ġġenerata waqt ix-xogħol. Jekk trid iżżomm it-temperatura tal-junction taċ-ċippa fil-medda normali, għandek bżonn tieħu ċerti metodi biex tinħela malajr is-sħana ġġenerata miċ-ċippa għall-ambjent.
Kull min studja l-fiżika fl-iskola tan-nofs jaf li hemm tliet metodi ewlenin ta 'trasferiment tas-sħana, jiġifieri l-konduzzjoni, il-konvezzjoni u r-radjazzjoni, u dawn il-metodi jintużaw ukoll miċ-ċipep biex ixerrdu s-sħana 'l barra.
Il-figura hawn taħt turi mudell simplifikat ta 'dissipazzjoni tas-sħana taċ-ċippa. Is-sħana ġġenerata miċ-ċippa fil-figura hija prinċipalment trasmessa lill-pakkett ta 'barra taċ-ċippa. Jekk ma jkun hemm l-ebda sink tas-sħana mwaħħla, se tinħela direttament mill-qoxra tal-pakkett taċ-ċippa għall-ambjent; jekk jiżdied sink tas-sħana, is-sħana tiġi trażmessa mill-pakkett ta 'barra taċ-ċippa permezz tal-kolla tas-sink tas-sħana. għas-sink tas-sħana, u mbagħad għall-ambjent permezz tas-sink tas-sħana. B'mod ġenerali, l-erja tal-wiċċ tas-sink tas-sħana hija magħmula pjuttost kbira, u l-wiċċ ta 'kuntatt ma' l-arja huwa kbir, li jwassal għat-trasferiment tas-sħana. Instab fil-prattika tas-soltu li l-biċċa l-kbira tas-sinkijiet tas-sħana huma suwed, minħabba li l-oġġetti suwed huma faċli biex jirradja s-sħana 'l barra, li jwassal ukoll għad-dissipazzjoni 'l barra tas-sħana. U aktar ma tkun mgħaġġla l-veloċità tar-riħ fuq il-wiċċ tas-sink tas-sħana, aħjar tkun id-dissipazzjoni tas-sħana.
Mudell simplifikat tal-fluss tas-sħana taċ-ċippa
Barra minn hekk, ammont żgħir ta 'sħana jitmexxa lejn il-blalen tal-istann taċ-ċippa permezz tas-sottostrat taċ-ċippa, u mbagħad ixxerred is-sħana għall-ambjent permezz tal-PCB. Peress li l-proporzjon ta 'din il-parti tas-sħana hija relattivament żgħira, din il-parti tiġi injorata meta tiddiskuti r-reżistenza termali tal-pakkett taċ-ċippa u tas-sink tas-sħana hawn taħt.
L-ewwelnett, irridu nifhmu l-kunċett ta '"reżistenza termali". Ir-reżistenza termali tiddeskrivi l-abbiltà ta 'oġġett li jmexxi s-sħana. Iktar ma tkun żgħira r-reżistenza termali, aħjar tkun il-konduttività termali, u viċi versa. Dan huwa kemmxejn simili għall-kunċett ta 'reżistenza.
Mir-reżistenza termali taċ-ċippa tas-silikon taċ-ċippa għall-ambjent, jekk wieħed jassumi li s-sħana kollha finalment tinħela lejn l-ambjent mis-sink tas-sħana, jista 'jinkiseb mudell ta' reżistenza termali sempliċi, kif muri fil-figura hawn taħt:
Mudell tat-tkessiħ taċ-ċippa b'sink tas-sħana
Ir-reżistenza termali totali mid-die għall-ambjent tissejjaħ JA, għalhekk tissodisfa:
JA=JC flimkien ma' CS u SA
JC jirreferi għar-reżistenza termali miċ-ċippa għall-pakkett estern, li ġeneralment hija pprovduta mill-fornitur taċ-ċippa; CS jirreferi għar-reżistenza termali mill-pakkett estern taċ-ċippa għas-sink tas-sħana. Jekk is-sink tas-sħana huwa mwaħħal mal-wiċċ taċ-ċippa b'kolla konduttiva termali, din ir-reżistenza termali hija biex tiggwida l-adeżiv termali. Ir-reżistenza termali hija ġeneralment ipprovduta mill-fornitur ta 'kolla konduttiva termali; SA tirreferi għar-reżistenza termali mis-sink tas-sħana għall-ambjent, li ġeneralment tingħata mill-manifattur tas-sink tas-sħana. Din ir-reżistenza termali tonqos biż-żieda tal-veloċità tar-riħ, u l-manifattur ġeneralment Il-valuri tar-reżistenza termali f'veloċitajiet tar-riħ differenti se jingħataw.
Il-pakkett taċ-ċippa innifsu jaġixxi bħala sink tas-sħana. Jekk iċ-ċippa ma jkollhiex sink tas-sħana, JA hija r-reżistenza termali taċ-ċippa tas-silikon għall-ambjent wara li tkun ippakkjata. Dan il-valur huwa ovvjament akbar mill-valur JA b'sink tas-sħana. Dan il-valur jiddependi fuq il-karatteristiċi tal-pakkett taċ-ċippa innifsu, u ġeneralment huwa pprovdut mill-manifattur taċ-ċippa.
Il-figura hawn taħt turi r-reżistenza termali tal-pakkett għall-apparat STRATIX IV ta' ALTERA. Jagħti l-valur JA taċ-ċippa f'diversi veloċitajiet tar-riħ, u dawn il-valuri jistgħu jintużaw biex tiġi kkalkulata s-sitwazzjoni mingħajr sink tas-sħana. Barra minn hekk, JC jintuża biex jikkalkula l-valur totali JA b'sink tas-sħana.
Reżistenza Termali ta 'Pakketti ta' Apparat Stratix iv
Jekk wieħed jassumi li l-enerġija kkunsmata miċ-ċippa tas-silikon hija P, allura:
TJ(temperatura tal-junction)=TA flimkien ma' P*JA
Huwa meħtieġ li jiġi sodisfatt li TJ ma jistax jaqbeż it-temperatura massima tal-junction permessa miċ-ċippa, u mbagħad tikkalkula r-rekwiżit massimu permissibbli għal JA skont it-temperatura ambjentali u l-qawwa attwali kkunsmata miċ-ċippa.
JMax=(TJMax - TA)/P TA(temperatura ambjentali)
Jekk il-JA tal-pakkett taċ-ċippa innifsu huwa akbar minn dan il-valur, huwa meħtieġ li jiġi kkunsidrat li żżid apparat xieraq ta 'dissipazzjoni tas-sħana għaċ-ċippa biex tnaqqas il-valur JA effettiv miċ-ċippa għall-ambjent u tevita li ċ-ċippa tissaħħan iżżejjed.
F'sistema attwali, parti mis-sħana tinħela wkoll mill-PCB. Jekk il-PCB għandu ħafna saffi u żona kbira, huwa wkoll li jwassal ħafna għad-dissipazzjoni tas-sħana.
