電子與微流控技術的聯合設計,可實現更可持續的冷卻

熱管理是電子產品未來的最重要挑戰之一。 隨著數據生成和通信速率的穩定增長以及不斷減少工業轉換器系統的尺寸和成本的衝動,電子設備的功率密度已經提高。 結果,製冷及其巨大的能源和水消耗對環境產生了越來越大的影響,因此需要新技術以更可持續的方式產生熱量,即使用更少的水和能源。 將液體冷卻直接嵌入芯片中是一種更有前途的方法,可實現更高效的熱管理。 但是,即使採用最現代的方法,電子設備和冷卻系統也要分開處理,因此嵌入式冷卻系統的全部節能潛力仍然沒有得到利用。

共同設計的微流體冷卻電氣設備

源圖像: 性質 585, 211 - 216 (2020)

在這裡,研究人員表明,通過在同一半導體襯底內共同設計微流體和電子器件,他們可以產生單片集成,多樣的微通道冷卻結構,其效率超過了目前的效率。 他們的結果表明,僅每平方厘米1,7瓦的泵輸出就能消散每平方厘米0,57千瓦以上的熱流。 他們觀察到單相水冷卻每平方厘米10.000千瓦以上熱流的前所未有的性能係數(超過1),這與直的微通道相比增加了50倍,並且平均Nusselt很高16的數量。擬議的冷卻技術應能使電子設備進一步小型化,從而可以擴展摩爾定律,並可以大大降低電子設備冷卻過程中的能耗。 另外,通過消除大型外部散熱器,這種方法應該能夠實現集成在單個芯片上的非常緊湊的功率轉換器。

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