GLOSSARY

ヒートスプレッダ/ヒートシンクとは

Heat Spreader
最終更新:2026-08-03パッケージング装置

ヒートスプレッダ/ヒートシンクとは?

ヒートスプレッダとは、半導体チップで発生した熱をより広い面積へ拡散し、放熱を助ける金属部材です。CPUやGPUのパッケージ上面を覆う金属蓋(IHS)や、その先に取り付けるヒートシンクと組み合わせてチップの温度上昇を抑えます。消費電力が数百Wに達するAIアクセラレータでは、放熱設計が性能を制約する要素になっています。

定義・解説

ヒートスプレッダ(Heat Spreader)は、半導体チップで発生した熱をより広い面積へ拡散し、放熱を助ける金属部材です。CPUやGPUのパッケージ上面を覆う金属蓋(IHS:Integrated Heat Spreader)や、その先に取り付けるヒートシンクと組み合わせて、チップの温度上昇を抑えます。高性能化・高発熱化が進む先端デバイスで不可欠な放熱部品です。

チップとヒートスプレッダの間、ヒートスプレッダとヒートシンクの間には、微小な空隙をなくして熱を伝えるためのTIM(Thermal Interface Material:熱伝導材料、サーマルグリスやインジウムはんだ等)が挟まれます。TIMの熱抵抗が放熱性能を大きく左右します。

材料には熱伝導率の高い銅(Cu)や、軽量で熱膨張を抑えたAlSiC、蒸気の相変化を利用するベイパーチャンバなどが使われます。ダイに蓋を付けるリッド付き(lidded)と、ダイを露出させて直接冷却するベアダイ(lidless)の使い分けもあります。

AI GPUやハイエンドCPUでは、消費電力の増大とともに放熱設計が性能の律速要因になっており、CoWoSのような大型パッケージでもヒートスプレッダとTIMの最適化が重要です。advanced-packagingやunderfill、cowosの各項とあわせて、熱管理の観点からパッケージを理解できます。

関連するデータ・ツール

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よくある質問(FAQ)

ヒートスプレッダとヒートシンクはどう違いますか?
ヒートスプレッダはチップの狭い発熱面から熱を面方向に広げる役割を持ち、パッケージ上面の金属蓋(IHS)が代表例です。ヒートシンクは広げられた熱を空気や液体へ逃がす役割で、フィン構造を持ちます。両者は直列に組み合わせて使われます。
TIM(サーマルインターフェースマテリアル)とは何ですか?
チップとヒートスプレッダ、あるいはヒートスプレッダとヒートシンクの間の微細な隙間を埋め、熱抵抗を下げる材料です。グリス、相変化材料、インジウムなどの金属TIM、はんだTIMがあり、高性能CPUでははんだTIMが使われます。
AIチップの放熱はなぜ難しいのですか?
1パッケージあたりの消費電力が700W〜1kW級に達し、しかもHBMとロジックが同一パッケージに密集して発熱が局所集中するためです。空冷では追いつかず、直接液冷(コールドプレート)や浸漬冷却の導入が進んでいます。

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