電子產(chǎn)品冷卻新技術(shù)

admin 2011-08-27

圖6. 噴射沖擊冷卻系統(tǒng)

圖7. 高熱傳導(dǎo)界面系統(tǒng)優(yōu)化了熱量的擴(kuò)散

圖8. 樹木的循環(huán)系統(tǒng)3D 模型，有點(diǎn)類似于人體的血液循環(huán)系統(tǒng)。

圖9. 電子顯微鏡下看到的層級管道噴射交叉區(qū)域，藍(lán)色箭頭代表水流。

圖10. 噴射沖擊冷卻系統(tǒng)和需要散熱的芯片（這個(gè)散熱系統(tǒng)安置在一個(gè)幾克重的純銅散熱片上。）

3 復(fù)合型冷卻方式:半導(dǎo)體+水冷混合型CPU散熱器

圖11. Freezone CPU Cooler

Freezone CPU Cooler 是CoolIT 公司06 年推出的一款處理器散熱產(chǎn)品。與一般的風(fēng)冷散熱器不同，F(xiàn)reezone CPU Cooler使用了半導(dǎo)體+水冷的技術(shù)，其半導(dǎo)體制冷片安裝在水冷塊與散熱片之間，用來降低循環(huán)水的溫度。

復(fù)合型散熱器可以發(fā)揮半導(dǎo)體制冷及水冷各自的優(yōu)勢。

圖12. Freezone CPU Cooler 的工作流程

4 液態(tài)金屬冷卻

2002年，在全面分析各類散熱技術(shù)優(yōu)缺點(diǎn)的基礎(chǔ)上，中科院理化技術(shù)研究所研究員劉靜等首次提出了液態(tài)金屬芯片散熱技術(shù)。

液態(tài)金屬芯片散熱技術(shù)的關(guān)鍵突破就在于，首次在計(jì)算機(jī)熱管理領(lǐng)域中引入了概念嶄新的冷卻工質(zhì)，即在流道內(nèi)流動(dòng)的工質(zhì)并非常規(guī)所用的水、有機(jī)溶液等，而是在室溫附近即可熔化的低熔點(diǎn)金屬如鎵或更低熔點(diǎn)的合金如鎵銦等，由于液

態(tài)金屬具有遠(yuǎn)高于水、空氣及許多非金屬介質(zhì)的熱導(dǎo)率，且具有流動(dòng)性，因而可實(shí)現(xiàn)快速高效的熱量輸運(yùn)能力，這相對于已有的散熱方式是一個(gè)觀念性的革新。

這種低熔點(diǎn)液態(tài)金屬以遠(yuǎn)高于傳統(tǒng)流動(dòng)工質(zhì)的熱傳輸能力，最大限度地解決了高密度能流的散熱難題。特別是由于采用了液體金屬，散熱器可做得很小，且易于通過電磁泵驅(qū)動(dòng)，由此可實(shí)現(xiàn)集成化的超微型散熱器。

圖13. 液態(tài)金屬CPU 散熱器

圖14是丹麥Danamics 公司08年7月發(fā)布的一款采用液態(tài)金屬散熱方式的CPU散熱器，型號(hào)LM10。LM10外形看起來和普通散熱器相同，只是頂部多了一個(gè)電磁泵，以驅(qū)動(dòng)內(nèi)部某種液態(tài)金屬在導(dǎo)管內(nèi)流動(dòng)，其能耗還不到1W。

5 離子風(fēng)冷卻

在電場強(qiáng)度大的不均勻電場中，帶電體與對置電極之間發(fā)生的全部空氣擊穿，并伴有發(fā)光、爆破聲音的放電叫做火花放電。在發(fā)生火花放電之前，電場強(qiáng)度大的空間以局部擊穿形式表現(xiàn)出的放電現(xiàn)象，稱為電暈放電。空氣中發(fā)生電暈放電時(shí)，將同時(shí)產(chǎn)生“嘶嘶”的聲音和離子風(fēng)，前者稱為電暈聲，后者稱為電暈風(fēng)(Corona Wind)。

美國的普渡大學(xué)（Purdue University）研究人員于07年發(fā)布了其離子風(fēng)（電暈風(fēng)）冷卻系統(tǒng)。該系統(tǒng)利用一個(gè)電暈風(fēng)裝置（離子引擎）產(chǎn)生帶正電離子，并朝向帶負(fù)電離子飛去，從而在電路芯片上方產(chǎn)生對流風(fēng)，即可用于冷卻電子產(chǎn)品內(nèi)部的組件。

根據(jù)資料，該系統(tǒng)目前已經(jīng)能夠比傳統(tǒng)風(fēng)扇多出 150% 的效力（2.5倍），不過除了在冷卻力上的突出之外，研究人員還想要在尺寸上更加的進(jìn)步，希望能比目前的原型系統(tǒng)再小上百倍，目前該系統(tǒng)的一個(gè)冷卻單位也不過是數(shù)公厘（毫米）的大小而已。

稍后，美國Thorrn Micro 技術(shù)公司的兩位工程師Dan Schlitz 和Vishal Singhal在美國加州圣何塞舉行的第24屆半導(dǎo)體熱工測量、建模與處理08年年會(huì)上展示了他們在美國國家科學(xué)基金會(huì)(NSF)資助下耗時(shí)六年取得的最新成果：固態(tài)風(fēng)扇RSD5。

圖14. 固態(tài)風(fēng)扇RSD5

所謂固態(tài)風(fēng)扇，也是利用電暈風(fēng)產(chǎn)生的離子運(yùn)動(dòng)帶動(dòng)空氣流動(dòng)，以形成用于散熱的風(fēng)流。他們在一個(gè)半圓柱體中，將一系列通電導(dǎo)線放置在無電荷的導(dǎo)電圓片上，并對其施以強(qiáng)大的電場，于是就產(chǎn)生了離子風(fēng)，進(jìn)而推動(dòng)空氣中中性分子由導(dǎo)線向圓盤運(yùn)動(dòng)，從而形成用于散熱的風(fēng)流。