電晶體和微流體集成冷卻系統設計更緊湊的單晶片

電晶體和微流體集成冷卻系統設計更緊湊的單晶片

EPFL研究人員創建了一個結合了電晶體和微流體冷卻系統的單晶片。他們的研究已經發表在《自然》雜誌上，應該有助於節約能源並進一步縮小電子元件的尺寸。

管理電子器件中產生的熱量是一個巨大的問題，尤其是在不斷縮小尺寸並在同一晶片中儘可能多地封裝電晶體方面尤其如此。整個問題是如何有效地管理如此高的熱通量。通常，由電氣工程師設計的電子技術和由機械工程師設計的冷卻系統是獨立完成的。但是現在，EPFL研究人員將這兩個設計步驟合二為一，悄悄地改變了這一過程：他們已經開發了一種集成的微流體冷卻技術以及電子設備，可以有效地管理電晶體產生的大熱通量。他們的研究 已發表在《 Nature》雜誌上，它將導致更加緊湊的電子設備，並使具有多個高壓設備的功率轉換器集成到單個晶片中。

兩全其美

在這個由ERC資助的項目中，Elison Matioli教授，他的博士生Remco Van Erp和他們來自工程學院功率與寬帶隙電子研究實驗室（POWERLAB）的團隊開始致力於實現觀念上的真正改變在設計電子設備時，從一開始就通過構思電子設備並一起冷卻，旨在將熱量散發到最靠近設備中熱量最大的區域。Van Erp說：&34;

該團隊希望解決如何冷卻電子設備（尤其是電晶體）的問題。&34; Elison Matioli說。&34;

微流體通道和熱點

他們的技術基於將微流體通道與電子器件集成在半導體晶片內部，因此冷卻液在電子晶片內部流動。&34; Matioli說。他們使用的冷卻液是去離子水，該水不導電。&34; Van Erp說。

減少能源消耗

Matioli說：&34; &34; 研究人員現在正在研究如何管理雷射和通訊系統等其他設備中的熱量。

結果表明：

通過在同一半導體襯底內共同設計微流體和電子器件，可以生產出單片集成的歧管微通道冷卻結構，其效率超出了目前的效率。僅使用每平方釐米0.57瓦的泵浦功率就可以提取超過1.7千瓦/平方釐米的熱通量。單相水冷式熱通量超過每平方釐米1千瓦時，其性能係數達到了前所未有的水平（超過10,000），與直線微通道相比增加了50倍，並且平均努塞爾數非常高。該冷卻技術應能使電子設備進一步小型化，從而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。此外，通過消除對大型外部散熱器的需求，這種方法應該能夠實現集成在單個晶片上的非常緊湊的功率轉換器。