芯片强化散热研究新领域_低熔点液体金属散热技术的提出与发展_刘静pdf.doc

2006年第 22卷第 6期 　　 　　　　　　　　　 　电子机械工程 9 2006.Vol.22 No.6 Electro-MechanicalEngineering 　　 芯片强化散热研究新领域 ———低熔点液体金属散热技术的提出与发展＊ 刘 静,周一欣 (中国科学院理化技术研究所, 北京 100080) 摘 要 :近年来, 高集成度计算机芯片 、光电器件等引发的热障问题 ,已成为制约其持续发展的技术瓶颈 之一。围绕这一紧迫现实需求, 提出将室温下呈液体状态的低熔点金属或其合金作为冷却流动工质 ,以 发展先进芯片散热器的技术观念 ,并在相应的理论分析、试验研究及实际器件的研制等方面取得了进 展。随后,国外也启动了类似研究,相应进展立即在产业界及学术界产生重要反响。种种态势表明, 液 体金属芯片散热技术已成为计算机热管理领域内极具探索价值的新前沿。由于液体金属热导率远高于 常规流体,因而在传热效果上可望显著优于传统的液冷方法, 该方法的建立为发展高性能芯片冷却技术 开辟了一条全新的途径。回顾新方法提出的过程, 归纳出其中有待解决的一些重要科学问题,并对其应 用前景进行展望。 关键词 :芯片冷却 ;计算机热管理 ;低熔点液态金属 ;强化换热 ;光电系统 ;微 /纳电子 中图分类号 :TN305.94;TG115.25　　文献标识码 :B　　文章编号 :1008 -5300(2006)06 -0009 -04 NewFrontierinEnhancedChipCoolingItsProposalandDevelopment ofLiquidCoolingMethodUsingLow-melting-pointMetalasCoolant LIUJing, ZHOUYi-xin (TechnicalInstituteofPhysicsandChemistry, TheChineseAcademyofSciences, Beijing100080, China) Abstract:Inrecentyears, the“thermalbarrier” encounteredinahighlyintegratedcomputeroroptoelectronic chiphasbecomeabotlenecktopreventitsfurtherdevelopment.Tosolvethisurgentproblem, weproposed forthefirsttimethetechnicalapproachofusingmetalwithlowmeltingpointoritsaloyasthecoolingfluid, soastodevelopadvancedchipcoolingdevice.Aseriesofprogressoftheoretical, experimentalinvestigations aswelasfabricationofpracticaldevicesweremade.Atalitlelatertime, similarefortswerealsomadea-broad, whichimmediatelyreceivedintenseatentionsfrombothindustryandacademicfields.Variousevi-dencesindicatethat, theliquidmetalbasedchipcoolingisbecominganewfrontierinthethermalmanage-mentofcomputersystem.Withmuchlargerheatconductivitythanthatofordinaryfluids, theliquidmetal wouldhavesuperiorheattransfercapacityovertraditionalcoolant, whichmayleadtoabrandnewwayfor makingadvancedchipcoolingdevice.Inthispapertheprogressofthenewmethodisreviewed, andtheim-portantscientificissuesthusraisedaresummarized.Prospectsfortheapplicationoftheliquidmetalcooling methodisalsodiscussed. Keywords:chipcooling;computerthermalmanagement;low-melting-pointliquidmetal;enhan