La gestión térmica ya no es un problema que se aborda después de completar el diseño del chip. Con el aumento de la densidad de energía y el avance de la industria hacia los encapsulados de múltiples troqueles y las tecnologías avanzadas de empaquetado, el calor se ha convertido en un factor arquitectónico que influye en la distribución de las unidades, las rutas de interconexión, el rendimiento, la fiabilidad e incluso el diseño de los centros de datos. Esta es la conclusión principal de un debate organizado por Semiconductor Engineering con expertos de Synopsys, Silvaco, Vinci, Keysight EDA y Siemens EDA durante la conferencia Design Automation Conference.
El artículo, publicado el 15 de septiembre de 2026 por Ed Sperling, no presenta un producto ni un resultado de prueba aislado, sino que describe un problema que se amplía a medida que el diseño pasa del transistor al troquel, y después al encapsulado, la placa y el sistema, hasta llegar a los bastidores de servidores y al centro de datos. Según los participantes, las soluciones que se limitan a observar la fuente de calor dentro de un único troquel ya no son suficientes para diseños que incorporan un gran número de chiplets y componentes de memoria y comunicaciones adyacentes.
El calor se ha convertido en una decisión arquitectónica
Satish Radhakrishnan, responsable del sector de semiconductores y electrónica de Vinci, explicó que el debate ha pasado de preguntarse cuánta densidad puede colocarse dentro del chip a plantear cuestiones más amplias: ¿cómo se encapsularán los componentes?, ¿cómo se transportará el calor? y ¿cuánto calor puede soportarse con la integración vertical? Esto significa que la elección de la arquitectura puede determinar las posibilidades de refrigeración y fiabilidad antes de que comiencen las fases finales de verificación.
Esta decisión afecta a un conjunto interconectado de restricciones. Lang Lin, director de gestión de productos de Synopsys, señaló que el presupuesto de energía, la planificación del chip, los recursos de interconexión y el presupuesto de temporización interactúan con el calor, que puede modificar el retardo, el consumo de energía, la integridad de la señal y la deformación. Chris Mueth, de Keysight EDA, añadió que el rendimiento y las características mecánicas y térmicas ya no son suficientes por sí solos, pues la fiabilidad debe incorporarse a la ecuación, especialmente en aplicaciones de alta fiabilidad.
De la refrigeración del troquel a la refrigeración del encapsulado
Según el debate, la industria se dirige hacia la mejora de los materiales de interfaz térmica TIM 1 y TIM 2, así como hacia soluciones como las placas frías, la refrigeración por inmersión, la refrigeración directa del troquel y la refrigeración bifásica. Sin embargo, estas opciones no eliminan el problema; requieren conocer con precisión dónde se genera el calor dentro del encapsulado y cómo se transfiere entre los troqueles y los componentes.
Jack Berg, vicepresidente de desarrollo empresarial de Silvaco, señaló que un análisis térmico insuficiente puede provocar electromigración y cambios en las fases de los materiales, lo que genera problemas de fiabilidad. Asimismo, distribuir las funciones entre chiplets no separa necesariamente los riesgos térmicos. Un aumento de la temperatura del ASIC puede afectar a la memoria HBM adyacente, mientras que transferir funciones o energía entre los componentes exige analizar conjuntamente la interacción térmica y las señales. Lo mismo se aplica al encapsulado óptico conjunto cuando las funciones de red se acercan a las unidades de procesamiento.
¿Por qué no bastan los modelos tradicionales?
Con los métodos tradicionales, era posible evaluar puntos térmicos generales o utilizar rangos de temperaturas altas, bajas y medias para después continuar con el diseño. Ahora, sin embargo, los ingenieros necesitan determinar la ubicación del punto caliente y la temperatura de un transistor o una puerta concretos, y relacionar ese resultado con las decisiones de planificación, encapsulado y refrigeración. Los participantes consideran que la simulación térmica debe aproximarse al nivel del dispositivo, manteniendo al mismo tiempo una capacidad computacional que permita evaluar el encapsulado y el sistema.
Por esta razón destacan los modelos reducidos, los modelos fundacionales y los gemelos digitales. Lin propuso utilizar un modelo simplificado del comportamiento de un bloque o chiplet para reducir el coste de la simulación y, posteriormente, aplicar un análisis de alta resolución en las zonas críticas. Berg considera que la arquitectura necesita un modelo sustituto o un gemelo digital a nivel del troquel, el encapsulado y el sistema, para que el diseñador pueda realizar las evaluaciones comparativas antes de llegar a una fase que pueda exigir rediseñar el producto.
¿Qué cambia en la práctica?
El cambio más importante es el momento y el alcance de la decisión. La simulación térmica ya no es una tarea de un único equipo al final del ciclo de diseño, sino un proceso conjunto que comienza con la planificación arquitectónica y continúa durante el encapsulado, la fabricación y la refrigeración. Esto requiere solucionadores mecánicos, térmicos y eléctricos compatibles, porque los efectos no actúan de forma aislada. Mueth distingue entre solucionadores independientes, otros acoplados de forma iterativa y solucionadores directamente acoplados; actualmente existen soluciones directamente acopladas para el esfuerzo y el calor en algunos problemas de fabricación, como los encapsulados de chiplets y la unión mediante compresión térmica.
La ampliación del sistema también exige distribuir los niveles de precisión. El ingeniero que desarrolla un troquel necesita más detalles que el responsable del encapsulado o del sistema, por lo que no puede utilizarse un único modelo con el mismo nivel de precisión en todas las fases del trabajo. El artículo también menciona tendencias hacia el uso de un enfoque agentic MCP, o Model Context Protocol, para coordinar modelos y herramientas, pero advierte que la inteligencia artificial puede equivocarse y que puede resultar difícil rastrear la causa de la decisión que ha generado.
La lectura editorial de certi.news: lo que realmente está cambiando no es la aparición de una única tecnología de refrigeración, sino la transformación del calor en una restricción que participa en la propia elección de la arquitectura. El beneficio práctico reside en reducir la probabilidad de descubrir los cuellos de botella después de completar el diseño, pero la fuente no demuestra que los gemelos digitales o los modelos basados en inteligencia artificial hayan resuelto el problema de la precisión o la escalabilidad. También siguen abiertas ante las herramientas de diseño y los equipos de ingeniería las cuestiones relativas al equilibrio entre la velocidad y la precisión de la modelización, la coherencia entre los distintos solucionadores físicos y la determinación de la responsabilidad cuando se adopta una decisión automatizada.