当我们把电子产品包装成越来越小的包装时,处理它们产生的热量正成为一个越来越大的挑战。现在研究人员已经开发出了一种新的液体冷却系统直接集成在一个芯片这大大超过了以前的方法。

几十年来,我们提升计算机和其他电子产品的能力的方式一直是挤压更多和每个芯片上有更多的晶体管。但每一种成分在执行其任务时都会释放热量,当它们堆积得越来越紧密时,热量会迅速累积起来。

如果芯片温度过高,它们就会出现故障,因此这已经成为进一步实现电子产品小型化的主要障碍,而且对于拥有大量硬件的大型技术公司来说,这也是不可持续的资源消耗。美国的数据中心每年消耗24太瓦时的电力和1000亿公升的水,这相当于费城的居民需求。

一种将微流控冷却通道嵌入芯片的新方法可以用更少的水提供更好的冷却效果。该设计,报道在a自然,根据作者的说法,它的性能是最先进的替代冷却系统的50倍。

来自瑞士洛桑理工学院École Polytechnique Fédérale的研究负责人Elison Matioli表示:“这种冷却技术将使我们能够制造更紧凑的电子设备,并在全球范围内大幅降低能源消耗。他在新闻发布会上说

如今,大多数芯片的散热方式是使用热材料将部件的热量传递到大型金属散热器中,然后在风扇的帮助下将能量消散到空气中。这是非常低效的,因此过热仍然是大多数电子产品的主要问题。

用液体来冷却芯片的效率要高得多,但到目前为止,大多数尝试都是在事后考虑的情况下,在芯片上安装某种类似散热器的装置。新方法的关键是冷却系统从一开始就设计在芯片上,以最大限度地传热。

Matioli说:“我们将微流控通道放置在非常靠近晶体管热点的地方,使用简单和集成的制造过程,这样我们就可以在正确的位置提取热量,并防止它扩散到整个设备。”

他们的方法依赖于一种将通道直接刻蚀到芯片衬底的新工艺。为了证明它的有效性,他们建造了一个可以将交流电转换为直流电的电路,并证明它可以很容易地应对每平方厘米1700瓦的热流。

通常这种电路需要拳头大小的散热器但该团队能够将其挤压到一块USB棒大小的电路板上,并以每秒不到1毫升的水流进行冷却。

到目前为止,研究人员只在负责控制的电力电子设备上实施了他们的方法与计算机中的数据处理电路完全不同。我们有理由相信,在其他类型的芯片上复制他们的方法将是一个相当大的挑战。

首先,电力电子年代通常是由氮化镓半导体而不是硅制成的。但更重要的是,这些芯片比通用处理器简单得多。写在Ars技术c一个,约翰•蒂默指出,将冷却剂通道与更复杂的芯片中的所有组件校准是非常棘手的,因为芯片的活动可能会根据任务而波动。

尽管如此,从数据中心到电动汽车,这些电路存在于各种电子产品中,因此提高它们的效率仍然可以大幅削减我们的制冷费用。它还可以帮助减少这些关键部件的尺寸和重量,这可以帮助我们将更多的电子产品装入诸如无人驾驶飞机或衣物。

图片来源:Vytautus Navikas EPFL) /

我是一名自由科技作家,住在印度班加罗尔。我的主要兴趣领域是工程学、计算机和生物学,尤其关注这三者之间的交叉点。

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