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果壳|还在为电脑过热头疼？给你一块自带“退烧”功能的芯片

大家发现没有 ， 无论是手机 ， 笔记本 ， 还是电视 ， 我们使用的电子产品 ， 更新换代的速度越来越快 ， 但有个老毛病始终改不掉：持续久后就开始烫手发热 ， 简直令人头疼 。 电子器件发热有多严重呢？有的电子产品用户戏称 ， 在供暖不足的冬日里 ， 自己能把手头的电子设备直接当做暖宝宝来用 ， 甚至有善烹饪者 ， 利用CPU来烤肉 ， 隔壁小孩都馋哭了 。
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CPU烤肉 ， 是程序员们乐此不疲的保留恶作剧节目
对电子产品本身来说 ， 温度过高带来的影响可能是致命的：首先 ， 温度过高会使很多电子元件的特性发生改变 ， 从而导致运行卡顿 ， 图像和声音失真 ， 存储数据丢失 ， 甚至会让整个产品报废；其次 ， 即使产品仍然能正常使用 ， 过高的温度也会使系统能耗增加 ， 反过来又促进温度进一步升高 ， 形成套娃 。
如何给电子设备“退烧”
为了给自己的宝贝设备“退烧” ， 我们用了各种办法 ， 从空调降温 ， 到风扇底座 ， 甚至小型冰枕 ， 诸如此类 ， 不一而足 ， 但它们的原理却大同小异：在自然界 ， 热的传递有三种方式——热辐射 ， 例如冬日照耀的暖阳；第二种就是热对流 ， 例如腊月里的寒风；第三种就是热传导 ， 例如抚摸冰凉的铁板 。 人类只需要把热量从热源传递出去 ， 就可以有效散发热量 。 具体到给电子设备降温 ， 方式也就是基于三种热传递模式的自然散热、空冷散热 ， 与液冷散热 。
【果壳|还在为电脑过热头疼？给你一块自带“退烧”功能的芯片】在这三种方法中 ， 自然散热是技术门槛最低的 ， 简单来说 ， 就是让器件紧贴着一个散热结构来帮助散热：它长得有点像火锅里的毛肚 。 这种翅片用高导热率材料制成 ， 可以增加一定的散热效率 ， 不过散热效果差强人意 。
有鉴于此 ， 空冷散热技术应运而生 ， 就是借助空气的流动来降低电子元器件表面的温度 。 我们身边最常见的应用 ， 就是台式机和笔记本内安装的风扇 ， 再配合一个散热风通道 ， 这种方式成本低结构简单 ， 但却挤占宝贵的设备内部空间 ， 还会发出很大的噪声 。 不过一些设备制造商把风扇附加了炫彩流星特效 ， 光影闪耀 ， 如梦如幻 ， 反而给这项笨重的散热设备加上了几分魔幻色彩 ， 成为一些硬核游戏控的心头好 。
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加了LED效果风扇的游戏电脑机箱 ， 运转起来真是流光飞影
液冷散热是风冷散热的加强版 。 一般用作冷却的液体是去离子水 ， 通过水的循环流动来带走热量 。 目前大多数液冷散热 ， 都是非接触性的 ， 工程设计师在电路板周围安装水冷结构 ， 冷却水在水槽中循环 。 电路板和冷却水之间 ， 通常隔着一层水冷板 。 它的散热效率 ， 远不如直接接触式效率高 。 毕竟 ， 没有什么比直接冷水骑脸更能让人冷静了 。
这种散热方式的缺点 ， 是需要消耗大量电能和水 。 许多大型数据公司把数据中心安排在高纬度极寒地区 ， 甚至别出心裁放到海底水下 ， 就是为了在严格控制成本的前提下 ， 满足散热这个刚需 。
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微软的水下数据中心
降温新思路：皮下注射
然而 ， 非接触性液冷散热 ， 对设备本身的密闭性要求很高 ， 同时还需要设计复杂的冷却结构 ， 成本很高 。 研究人员一直在想 ， 如果能让冷却液体直接接触发热的元件本身 ， 那岂不是事半功倍？
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瑞士洛桑联邦理工学院的液体冷却芯片结构方案
这不 ， 瑞士洛桑联邦理工学院的研究团队 ， 近日研制出了一种新冷却系统 ， 将液体冷却系统直接嵌入芯片内部 。 通过芯片上预留的微通道 ， 作为冷却剂的水 ， 直接流经半导体的氮化镓层下面 。 根据公布的试验结果 ， 这种接触式冷却设计的效率 ， 是原来的50倍 ， 同时 ， 水循环能耗甚至低到了不可思议的地步：仅使用每平方厘米0.57瓦的泵功率就可以带走超过1.7千瓦/平方厘米的热量 。


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