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普渡大學研發出嵌入芯片內部的微冷卻系統
發布時間:2017/11/15  瀏覽次數:6348 次  來源:航天動力技術研究院 陜西航天科技集團有限公司 航天四院  作者:

[據普渡大學官網20171023報道]近日,普渡大學研究人員研發出一種嵌入芯片內部的新型冷卻系統,為解決三維堆疊芯片散熱難題提供了一種全新技術方案,可用于高性能雷達和超級計算機中。
  

常規的芯片冷卻方法使采用散熱器金屬板,將其連接在芯片頂部引出熱量實現散熱。因此當多芯片堆疊時,底部芯片產生的熱量就無法有效排除,只能犧牲功率運行;無法排除的熱量甚至還會損壞芯片內部電路。該系統的的出現很好地解決了這一問題。
  

該系統結構為分層式多通道微通道散熱器陣列,可實現極高的除熱速率。具體來說,是直接在芯片硅襯底上刻蝕出寬度15微米、深度300微米的微通道,并利用特殊分級歧管,向微通道中均勻注入液體冷卻劑。因此,液體冷卻劑直接嵌入芯片堆棧內,直接參與芯片熱流循環,芯片工作時,液體冷卻劑以沸騰形式帶走熱量,實現冷卻。該系統采用了HFE-7100商業冷卻劑,為電絕緣流體,不會在電子設備中引起短路。此外,在芯片襯底刻蝕微通道的方式,既可減少由于接觸和導電電阻引起的寄生熱阻,還將芯片表面分割成具有高縱橫比微通道的多個較小的散熱元件,確保液體冷卻劑的有效流動長度。
  

    該系統的技術研發工作得到了DARPAICECool項目支持。該項目于2013年啟動,為期4年,其中對普渡大學的資助金額為二百萬美元。DARPA要求新型冷卻技術能夠應對每平方厘米產生一千瓦熱量的芯片,這一指標比常規高性能計算機高出10倍以上。目前,該系統已實現這一目標。該系統的相關研究成果已發布在今年1012日的國際熱傳質雜志中。
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