首个微芯片内集成液体冷却系统问世

第一个微芯片集成液体冷却系统问世

科技日报北京9月9日电(记者张)英国《自然》杂志9月9日发表了一篇关于电子学的沉重研究报告。瑞士洛桑的EPFL研究小组报告了第一个微芯片集成液体冷却系统。与传统的电子冷却方式相比,这种新系统显示出优异的冷却性能。这一成就意味着,通过直接在电子芯片中嵌入液冷技术来控制电子产品产生的热量,将是一种有前途、可持续和经济高效的方法。

随着世界各地数据生成和通信速率的不断提高,以及工业转换器系统尺寸和成本的不断降低,人们对小型设备的需求日益增加,这使得电子电路的冷却极具挑战性。

一般来说,水系统可以用来冷却电子设备,但这种冷却方法效率低,对环境的影响越来越大。例如,仅美国的数据中心每年就要消耗24太瓦时的电力和1000亿升水用于冷却,这相当于一个费城大小的城市的用水量。

工程师认为,将液体冷却直接嵌入微芯片是一种有前途和吸引力的方法,但目前的设计包括单独的芯片制造系统和冷却系统,这限制了冷却系统的效率。

鉴于此,洛桑联邦理工学院(Federal Institute of Technology)研究员埃利森·梅蒂奥利(Elisson Metioli)和他的同事们描述了一种新的集成冷却方法,其中基于微流体和电子器件的散热器在同一半导体衬底上共同设计和制造。研究人员报告说,它的冷却能力可以达到传统设计的50倍。

电子电路的冷却被认为是未来电子产品最重要的挑战之一。该小组得出结论,冷却通常会产生巨大的能源和水消耗,对环境的影响越来越大。现在人们需要新技术来以更可持续的方式冷却,换句话说,他们需要更少的水和能源。

对于这一新成就,研究人员认为,它可以进一步使电子设备小型化,有可能扩展摩尔定律,大大降低电子设备冷却过程中的能耗。他们说,通过消除对大型外部散热器的需求,这种方法还可以将更紧凑的电子设备(如功率转换器)集成到一个芯片中。

主编圈

很多因素可能会限制芯片的性能,但最头疼的还是热量。摩尔定律一直告诫我们,晶体管越多,开关频率越高,必然意味着热量越多。多年来,工程师们绞尽脑汁来冷却电子设备产生的多余热量。但是面对越来越小的器件,冷却方式需要彻底改变。一个好的方法是将它们集成在一起——将散热器与电子设备集成在一起。这项技术仍在优化中,但它对冷却问题的新答案已经是一项了不起的成就。