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首个微芯片内集成液体冷却系统问世

2020-09-10 00:00 来源:科技日报

  英国《自然》杂志9日发表一项电子学重磅研究,瑞士洛桑联邦理工学院(EPFL)研究团队报告了首个微芯片内的集成液体冷却系统,这种新系统与传统的电子冷却方法相比,表现出了优异的冷却性能。这一成果意味着,通过将液体冷却直接嵌入电子芯片内部来控制电子产品产生的热量,将是一种前景可观、可持续,并且具有成本效益的方法。

  随着全世界数据生成和通信速率不断提高,以及不断努力减小工业转换器系统的尺寸和成本,人们对小型设备的需求与日俱增,这使得电子电路的冷却变得极具挑战性。

  一般而言,水系统可用于冷却电子器件,但这种冷却方式效率低下,而且对环境的影响越来越大。例如,仅美国的数据中心每年就使用24太瓦时的电力和1000亿升水进行冷却,这与费城这样规模的城市的用水量相当。

  工程师认为,将液体冷却直接嵌入微芯片内部,是一种很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,因而限制了冷却系统的效率。

  鉴于此,洛桑联邦理工学院研究人员埃利松·梅提奥里及其同事,此次描述了一种全新集成冷却方法,对其中基于微流体的散热器与电子器件进行了共同设计,并在同一半导体衬底内制造。研究人员报告称,其冷却功率最高可达传统设计的50倍。

  电子电路的冷却被认为是未来电子产品最主要挑战之一。团队总结称,一般冷却时通常会产生巨大的能量和水消耗,对环境的影响越来越大,而现在人们需要新技术以更可持续的方式进行冷却,换句话说,需要更少的水和能源。

  对于此次的新成果,研究人员认为,这可以使电子设备进一步小型化,有可能扩展摩尔定律并大大降低电子设备冷却过程中的能耗。他们表示,通过消除对大型外部散热器的需求,这种方法还可以使更多的紧凑电子设备(如电源转换器)集成到一个芯片上。

  总编辑圈点

  很多因素都可能限制芯片的性能,但其中最让人头疼的就是热量。摩尔定律一直警告我们:更多的晶体管、更高的切换频率,必然意味着更多的热量。多年来,为了冷却电子器件产生的过多热,工程师们已绞尽脑汁。但面对尺寸越来越小的器件,冷却方法也需要彻底变革,一个好办法就是,整合它们——将散热器与电子器件集成在一起。这一技术目前仍然在优化中,但其针对冷却难题给出的新答案,已经是一项引人注目的成就。

(责任编辑:王蔚)

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