用室温水从内部直接降温，超高效芯片液冷技术冷却性能达此前纪录10倍

　　科技日报记者 刘霞

　　韩国科学技术院科学家开发出一种超高效的液冷技术，能用室温水从内部直接为高热通量半导体芯片降温，其冷却性能指数达此前纪录的10倍。这项技术有望解决一系列高热通量电子系统的散热难题，对提升下一代AI数据中心的能效、缓解热瓶颈具有重要意义。相关论文发表于最新一期《能量转换与管理》杂志。

　　随着AI芯片性能节节攀升，其产生的热量也急剧增加。传统的空气冷却和外部铜散热片，正逼近它们的物理极限。面对这一挑战，团队研发出一种可直接嵌入硅芯片内部的3D流形微通道冷却装置。即使在超过2000瓦/平方厘米的极端发热条件下，该装置也能将芯片温度保持在100℃以下。

　　在传统液冷装置中，冷却液必须穿过一系列比发丝还细的微通道，从芯片一端“长途跋涉”到另一端。“长途旅行”增加了流动阻力，需要更大的泵送功率才能让冷却液循环起来。

　　而新开发的微通道结构，设计思路截然不同：它通过多个入口分配冷却液，再由多个出口统一收集。这就像物流网络，比起把所有货物都从单一源头送往远处，战略性地设置多个配送中心可缩短运距。如此一来，冷却液在每个通道内只需流动极短的距离，流动阻力骤降，所需泵送压力随之大幅减小。同时，冷却液在整块芯片上的供给更为均匀，有助于维持高度一致的温度分布。

　　团队表示，这项工作的关键创新并非仅仅让通道变得更细，而是对通道的宽度、高度、数量、排列方式和冷却液流速进行了全面优化，在最大化冷却性能的同时，将能量损耗降至最低。

　　测试结果显示，在相同的升温条件下，该冷却系统的性能指数高达106000，约是2020年《自然》杂志报道的此前结果（约10000）的10倍。冷却性能的提升并不依赖相变冷却、纳米级表面改性或钻石等昂贵材料，冷却剂用的就是普通室温水。该装置制造工艺也与传统半导体制造流程完全兼容，意味着可在现有芯片代工厂直接落地，无需追加巨额设备投资。