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。