电子芯片冷却技术的应用

2017-12-28汤岳桦湖南省长沙市第一中学

数码世界 2017年11期

汤岳桦湖南省长沙市第一中学

电子芯片冷却技术的应用

汤岳桦湖南省长沙市第一中学

电子芯片冷却技术的有效应用是保障电子芯片安全性与可靠性的重要举措。随着电力技术的不断发展，电子芯片冷却技术也相应的得到了提升，取得了一定的应用成效。本文从电子芯片冷却技术相关概述出发，以芯片液体冷却技术为例，对其的应用进行了简要分析，以供参考。

电子芯片冷却技术液体冷却

随着电子技术的不断发展，电子产品已成为人们日常生活中不可或缺的存在。而电子芯片作为电子产品的核心所在，其可靠性与安全性是电子产品功能发挥的重要保障。因此，正确认知电子芯片冷却技术以及应用具有重要的现实意义。

1 电子芯片冷却技术相关概述

电子技术的创新与应用推动了电子设备集成化、微型化、智能化的发展。在电力设备追求运算速度、高频率发展的同时，电子设备技术水平不断提升。在此背景下，传统的电子芯片散热方式已经无法满足现代电子产品电子元器件的运行需求。电子芯片散热问题愈发明显，成为影响电子设备创新发展的重要因素。液体冷却作为一种新型冷却方式，以其冷却均匀、单位热容大、冷却效率高等特点得到广泛应用，在一定程度上解决了电子芯片散热问题，有效提升了电子器件运行的可靠性与安全性。

电子芯片液体冷却技术，主要是借助冷却液，在相应设备的操作下使其流入芯片背部通道，在热交换的作用下实现芯片散热。随着电子芯片液体冷却技术的不断呈现，新原理、新方案的提出与实践（如纳米流体冷却技术、喷雾冷却技术等等），进一步提升了电子芯片液体冷却技术的应用效果，提升了电子器件的可靠性，成为较为理想的芯片散热技术。

2 电子芯片冷却技术的应用

本文结合相关资料，介绍了以下几种电子芯片冷却技术及其应用，以供参考。

2.1 微通道液体冷却技术

微通道液体冷却技术最早出现于二十世纪八十年代，是基于微槽道结构应用的基础上，得以实现并推广应用的强化换热技术。随着微槽道结构的不断发展与完善，微通道液体冷却技术的应用效果得到了提升，并在众多领域得到广泛应用。在不同领域中，因实际需求不同，微通道的结构、尺寸、形状、材质、冷却液也不同，铜、硅、铝、合金是较为常见的微通道制作材料，水、硅油、乙醇、氟利昂等是较为常见的冷却介质。因此，不同条件下，其冷却效果不同。

随着近年来电子芯片微型化的发展，电子芯片上的通道尺寸发生了改变，进入微型化发展趋势。通常情况下，在既定的电子芯片上，为达到预期目的，通道尺度越小，所布设的通道数量相应的则越多，所进行的热交换越多。因此，可通过采用纵横垂直相交布局方式，布设微米级不同深度比例的微小通道，来提升单位面积的热容量。

2.2 液体喷射冷却技术

液体喷射冷却技术是电子芯片液体冷却技术中常见的一种技术类型，它有效改善了电子元器件的冷却问题，并广泛应用到电子芯片液体冷却实践中。液体喷射冷却技术主要是通过利用一定的设备（喷射仪器）将冷却液喷射在电子元器件的表面，从而在电子元件器表面迅速形成一层薄薄的“膜”（又叫“边界层”），随着“膜”的流动，将电子元件器的热量带走（或在热隔绝下实现制冷液遇热蒸发，加速电子元器件散热），达到预期效果。在液体喷射冷却技术中，并不是所有的液体都适用，常用的液体主要沸点相对较低的液氮、氟利昂制冷剂等。液体喷射冷却技术的应用范围相对较广，在工业、机械制造业等均有应用。当然液体喷射冷却技术在应用中，也存在一定的弊端，如制冷剂相对单一、整体散热速度相对较慢。

2.3 “纳米流体”冷却技术

纳米流体冷却技术是基于纳米技术研发与应用的基础上得以实现的一种新型电子芯片液体冷却技术。实践证明，在常见的冷却液中，适当的加入“纳米液滴”，可进一步提升冷却液冷却能力，提高液体冷却技术应用效率。例如，在冷却液（如水、氟利昂制冷剂等）中加入适当的纳米液滴（半径为4.9nm的纳米液滴），其传热能力增强了百分之五十以上。加之纳米液滴投入成本不高，因此纳米流体冷却技术具有广泛的应用价值，可有效提升电子元器件整体的稳定性与安全性。

2.4 喷雾冷却技术

喷雾冷却技术是基于液体冷却技术不断研发与完善的基础上形成的一种全新的冷却技术，喷雾冷却技术以其换热系数高、冷却均匀等特点有效解决了微通道液体冷却技术、纳米流体冷却技术应用过程中存在的不足。喷雾冷却技术作为“高热流”散热法，随着技术的不断完善，可以有效提升电子器件冷却效率，增强电子元器件运行的可靠性与稳定性。目前，喷雾冷却技术仍在不断完善中，喷雾冷却技术具有广阔的应用前景。