如今，密集的电子设备会产生大量的热量。yabosports官网问题是，热量是一种昂贵的资源来管理和消耗，就像保持系统凉爽一样。数据中心尤其感到痛苦，其中一些数据中心消耗的能源和水相当于整个城市的消耗。事实上,微软(Microsoft)为了应对数据中心的高温，在海底放置了一个数据中心来保持凉爽。
现在，瑞士ÉcolePolythniqueFédéraleFédéraledelausanne（EPFL）的研究人员希望减少电力电子设备中的热量及其随后的资源流失yabosports官网将液体冷却通道直接集成到半导体芯片中。这将使它们更小，更便宜，更高效。
他们的研究,已在期刊上发表自然，描述了EPFL团队如何开发其集成微流控技术与电子器件一起，可以有效地管理由晶体管产生的大量热通量。yabosports官网
将冷却直接集成到芯片中
传统上，电子和热管理系统彼此分yabosports官网开设计和开发。然而，根据EPFL的电气工程教授Elison Matioli的说法，这会产生效率低下，因为随后必须传播长距离和通过多种材料来移除。
作为一种更有效的替代方案，Matioli和他在EPFL的团队开发了一种低成本的工艺，将微流体冷却通道的三维网络直接集成到硅芯片中。
背后的想法是流体比空气更好地消除热量，并且通过将这些通道放置在芯片的最热区域中仅仅几乎远离芯片的距离，它们将有效地消除热量并消除额外的冷却方法。
微流体通道被放置在离晶体管热点非常近的地方，使得热量可以在正确的地方被提取，以获得最大的效率。图片由EPFL
然而，与之前报道的微流体冷却技术不同，EPFL团队“从一开始”就将电子器件和冷却系统设计在一起。yabosports官网这意味着微通道位于每个晶体管器件的有源区域的正下方——这里产生的热量最多——从而将冷却效率提高了50倍。
相比之下，之前对微通道冷却系统的尝试是分别构建这两个部分，然后将它们粘在一起，这增加了热阻。
工艺:一种气体刻蚀技术
在本研究中，EPFL研究人员在涂覆于硅基上的氮化镓(GaN)层上蚀刻微米宽的30µm长和115µm深的狭缝。使用气体刻蚀技术，硅基板上的这些狭缝被加宽，形成液体冷却剂被泵送的通道。
研究人员使用以下设置来评估热水力性能。图片由自然
然后用铜封住这些缝隙，芯片本身就建在上面。“我们只在与每个晶体管接触的晶圆片的微小区域有微通道，”Matioli说。他补充说，这使得这项技术特别有效，因为只需很少的泵送功率就可以提取大量的热量。
性能提高50倍
为了证明芯片的可行性，研究人员用四个肖特基二极管构建了一个交直流整流电路。这种类型的电路通常需要一个大的散热片，但是集成的冷却系统，芯片位于一个小的PCB上，由三层组成，其中刻有通道用于冷却剂的输送。
实验结果表明，器件上的热点密度超过1700 cm2可以仅用0.57 w / cm冷却2与以前报道的微流体冷却技术相比，性能提高了50倍。
