首個微芯片內集成液體冷卻系統問世

科技日報北京9月9日電 （記者張夢然）英國《自然》雜誌9日發表一項電子學重磅研究，瑞士洛桑聯邦理工學院（EPFL）研究團隊報告了首個微芯片內的集成液體冷卻系統，這種新系統與傳統的電子冷卻方法相比，表現出了優異的冷卻性能。這一成果意味着，通過將液體冷卻直接嵌入電子芯片內部來控制電子產品產生的熱量，將是一種前景可觀、可持續，並且具有成本效益的方法。

隨着全世界數據生成和通信速率不斷提高，以及不斷努力減小工業轉換器系統的尺寸和成本，人們對小型設備的需求與日俱增，這使得電子電路的冷卻變得極具挑戰性。

一般而言，水系統可用於冷卻電子器件，但這種冷卻方式效率低下，而且對環境的影響越來越大。例如，僅美國的數據中心每年就使用24太瓦時的電力和1000億升水進行冷卻，這與費城這樣規模的城市的用水量相當。

工程師認為，將液體冷卻直接嵌入微芯片內部，是一種很有前途和吸引力的方法，但目前的設計包括單獨的芯片製造系統和冷卻系統，因而限制了冷卻系統的效率。

鑑於此，洛桑聯邦理工學院研究人員埃利松·梅提奧裏及其同事，此次描述了一種全新集成冷卻方法，對其中基於微流體的散熱器與電子器件進行了共同設計，並在同一半導體襯底內製造。研究人員報告稱，其冷卻功率最高可達傳統設計的50倍。

電子電路的冷卻被認為是未來電子產品最主要挑戰之一。團隊總結稱，一般冷卻時通常會產生巨大的能量和水消耗，對環境的影響越來越大，而現在人們需要新技術以更可持續的方式進行冷卻，換句話説，需要更少的水和能源。

對於此次的新成果，研究人員認為，這可以使電子設備進一步小型化，有可能擴展摩爾定律並大大降低電子設備冷卻過程中的能耗。他們表示，通過消除對大型外部散熱器的需求，這種方法還可以使更多的緊湊電子設備（如電源轉換器）集成到一個芯片上。

總編輯圈點

很多因素都可能限制芯片的性能，但其中最讓人頭疼的就是熱量。摩爾定律一直警告我們：更多的晶體管、更高的切換頻率，必然意味着更多的熱量。多年來，為了冷卻電子器件產生的過多熱，工程師們已絞盡腦汁。但面對尺寸越來越小的器件，冷卻方法也需要徹底變革，一個好辦法就是，整合它們——將散熱器與電子器件集成在一起。這一技術目前仍然在優化中，但其針對冷卻難題給出的新答案，已經是一項引人注目的成就。