东京大学研究开发 3D 水冷系统，可以提高芯片散热效率 7 倍

IT 世家 4 月 20 据日报报道，随着芯片尺寸的缩小和越来越强大的性能，散热问题逐渐成为制约其发展的关键瓶颈。然而，这个问题有望在今天取得突破。东京大学的研究团队最近宣布了一项创新 3D 水冷系统，该系统充分利用了水相变过程，实现了高达 7 加倍热传递效率提高。该系统通过集成先进的微通道几何结构和毛细管结构，创造了新的性能记录，为电子技术和可持续技术的未来发展奠定了基础。

摩尔定律所描述的芯片持续小型化趋势一直是数字时代发展的强大动力。然而，随着芯片在更小的空间内释放出更强大的能量，其产生的热量也在增加，目前的冷却技术很难满足要求。

为了应对这一挑战，东京大学工业科学研究所的研究人员开发了一种提高芯片冷却性能的新方法。他们的研究成果最近发表了。《Cell Reports Physical Science》杂志上。

目前，一种有效的现代冷却方法是直接在芯片内部构建微通道。这些微小的通道通过循环水吸收并带走热量。然而，这种方法受到水“显热”的限制，即水可以吸收热量而不发生任何变化。相比之下，水烧开或挥发时吸收的“潜热”大概就是它的显热 7 倍。

这项技术的效率受到水热的限制。热量显示是指物质温度升高但不改变所需的热量。水在沸腾或蒸发过程中吸收的相变潜热大约是它的热量。 7 倍数。这项研究的主要作者石洪远解释说：“利用水潜热，可以实现二相冷却，从而显著提高散热效率。”

之前的研究已经展示了二相冷却的潜力，但也指出了这项技术的复杂性，主要是因为蒸汽气泡的流动在加热时难以控制。提高热传递效率取决于微通道的几何形状、两相流的调节和流动阻力等多种因素。

据 IT 家庭了解到，这项研究描述了一个新的水冷系统，包括三维微流体通道结构，并使用毛细管结构和歧管分配层。研究人员设计制造了各种毛细管几何结构，并在一系列环境中讨论了它们的特点。

结果表明，冷冻液通过微通道的几何形状以及控制冷冻液分配的歧管通道，都会影响系统的热性和水性。

该系统测量的有用冷却输出与所需能量输入的比例，即制冷系数（COP），最高可达 这个数字明显优于传统冷却技术，105。

“高性能电子产品的热管理对下一代技术的发展尤为重要，我们的设计可能会为实现所需的冷却开辟新的途径。”这项研究的资深作者野村郑弘说。

高性能电子产品依赖于先进的冷却技术，这项研究将成为未来最大化设备性能和实现碳中和的关键因素。

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