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怎么理解隔靴搔痒( 二 )


我们知道 ， 在你电脑里的芯片 ， 可并不是一个裸露的硅晶圆 ， 而是经过了层层的外部封装之后组成的一个微小系统 。 我们拿英特尔公司的产品来举例 ， 他们的桌面处理器芯片 ， 大小差不多是10平方厘米 ， 厚度大概是2-3毫米 。 但是其中真正工作和发热的核心 ， 也就是硅晶圆部分 ， 面积大概是几十平方毫米 ， 厚度只有零点几毫米 。 也就是说 ， 在工作时候真正发热的硅晶圆部分 ， 已经是被芯片的封装外壳 ， 包裹得严严实实的 。
怎么理解隔靴搔痒文章插图
而我们现在是怎么给它散热的呢？现在 ， 我们通常是把一块金属散热片贴在芯片的外壳上 ， 然后用液体流通 ， 或者风扇吹气的方式 ， 给这块散热片降温 ， 从而间接地降低芯片内部的温度 。 打个比方 ， 这就像是你在健身房里面运动发热 ， 空调却对着整个大楼的外立面吹风一样 ， 散热的效率可想而知是很低的 。
那有什么办法能够改进现在这种“隔靴搔痒”式的散热方式吗？
这就要说到 ， 洛桑联邦理工学院的这项研究了 。 这项研究采用了所谓微流体芯片的技术 ， 直接把散热的渠道设计到了芯片里面 。 具体来说 ， 就是在芯片的衬底层 ， 通过精细的工艺 ， 加工出了一套复杂而精密的管道系统（这个管道的直径只有微米量级） 。
芯片在工作的同时 ， 它下面的管道层里面会持续有细微的水流进出 ， 通过这种方式在芯片发热的源头 ， 把热量带走 。 这就像是在芯片内部设计了一套用来散热的毛细血管系统 ， 彻底解决了以往给芯片散热“隔靴搔痒”的问题 。
怎么理解隔靴搔痒文章插图
【怎么理解隔靴搔痒】在这篇论文里 ， 研究人员就是用这种技术成功地将一块GaN功率芯片（手机充电器里比较常见）的温度变化控制在了60℃以内 。 而如果没有这套散热系统 ， 这块芯片很可能会变成一块“电烙铁” 。
研究人员表示 ， 这种散热方式如果未来能够成熟地进入产品 ， 可以让很多现在的电子设备摆脱大型的散热装置；像是电脑手机这样的个人电子设备可以变得更加轻薄 ， 甚至云计算中心里面的用于散热的电费 ， 可以降到今天的1% ， 可以为全世界节约上百亿美元的用电成本 。
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值得一提的是 ， 芯片微流体水冷技术目前世界上不止这一家瑞士的实验室在开发 。 美国还有我国的很多致力于解决芯片散热问题的实验室 ， 也都在近几年发表过这个技术的相关研究成果 。


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