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普渡大学研发出嵌入芯片内部的微冷却系统
发布时间:2017/11/15  浏览次数:665 次  来源:航天动力技术研究院 陕西航天科技集团有限公司 航天四院  作者:

[据普渡大学官网20171023报道]近日,普渡大学研究人员研发出一种嵌入芯片内部的新型冷却系统,为解决三维堆叠芯片散热难题提供了一种全新技术方案,可用于高性能雷达和超级计算机中。
  

常规的芯片冷却方法使采用散热器金属板,将其连接在芯片顶部引出热量实现散热。因此当多芯片堆叠时,底部芯片产生的热量就无法有效排除,只能牺牲功率运行;无法排除的热量甚至还会损坏芯片内部电路。该系统的的出现很好地解决了这一问题。
  

该系统结构为分层式多通道微通道散热器阵列,可实现极高的除热速率。具体来说,是直接在芯片硅衬底上刻蚀出宽度15微米、深度300微米的微通道,并利用特殊分级歧管,向微通道中均匀注入液体冷却剂。因此,液体冷却剂直接嵌入芯片堆栈内,直接参与芯片热流循环,芯片工作时,液体冷却剂以沸腾形式带走热量,实现冷却。该系统采用了HFE-7100商业冷却剂,为电绝缘流体,不会在电子设备中引起短路。此外,在芯片衬底刻蚀微通道的方式,既可减少由于接触和导电电阻引起的寄生热阻,还将芯片表面分割成具有高纵横比微通道的多个较小的散热元件,确保液体冷却剂的有效流动长度。
  

    该系统的技术研发工作得到了DARPAICECool项目支持。该项目于2013年启动,为期4年,其中对普渡大学的资助金额为二百万美元。DARPA要求新型冷却技术能够应对每平方厘米产生一千瓦热量的芯片,这一指标比常规高性能计算机高出10倍以上。目前,该系统已实现这一目标。该系统的相关研究成果已发布在今年1012日的国际热传质杂志中。
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