bsport:【榕哥烙科】第374期:芯片散热,发自内“芯”
作者:b体育发布时间:2025-01-27
不知不觉中,
我们的生活已然被芯片包围了。
很多人手里都不止一个手机或者平板。
上班用电脑,下班有智能家电,
上下班开车,车里还有十几二十个电脑。b体育官网入口
便捷的生活很大程度上
就来自这些包围我们的芯片。
芯片性能的提升
当然也关乎我们的幸福指数。
别管几纳米的加工技术,
总之就是晶体管越做越小,越来越密,
从平房到高层呗。
这么聚集当然会提升效率,
不过也带来一个难以忽视的问题
——发热和散热。
就像人类城市每天会产生海量垃圾一样。
芯片产生的废物虽然不成形,
但一样不能忽视。
我国的许多数据中心是建在
云贵山区或者四川水电站的附近,
而微软公司2018年
直接把一个数据中心建在了海底。
就是因为给芯片散热需要耗费大量的电。
如果把数据中心建在市中心,
其中有20%的成本在买空调上面,
运营中40%的费用是空调的电费。
有预测数据显示,
我国数据中心的用电量
将会达到全国总用电量的3%,
其中很大一部分就是空调用电b体育。
芯片散热问题,
已经让全球每年付出数百亿美元的成本。
其实造成这一现状的原因
主要还是目前的散热方式效率太低。
咱电脑里的芯片,
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。
以英特尔公司的桌面处理器芯片为例,
大概是10平方厘米,厚有2-3毫米。
但是其中真正工作和发热的核心,bsport
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。
而我们是怎么给它散热的呢?
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,或者风扇吹风的方式,
给这块散热片降温,
间接地降低芯片内部的温度。
这就像是你在健身房里面练的汗流浃背,
空调却对着整个大楼的外立面吹风一样,
这散热效率可想而知。
不过前段时间
瑞士洛桑联邦理工学院的研究人员
独辟蹊径。
他们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,
这些管子的直径只有微米量级喔。
这样芯片在工作的同时,
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,
直接把热量带走。
有点像人的毛细血管散热,
这样彻底解决了以往
给芯片散热“隔靴搔痒”的问题。
研究人员用这种技术成功地
将一块手机充电器里常见的
氮化镓功率芯片的温度变化
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”。
这套液体冷却系统的散热能力b体育
可以达到惊人的1700瓦每平方厘米。
什么概念呢?
火箭发动机喷嘴发热功率
大概也只有1千瓦每平方厘米。
不知道有一天会不会有猛人
穿着这种散热服站在火箭发射架下头。
总之,我们的生活在一点点变好。
榕哥还是那句话,
发展带来的问题,就让发展去解决吧。
别回头,也用不着回头。