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熱設(shè)計(jì)網(wǎng)

1000W/cm2怎么散?兩相熱管理技術(shù)全面解析

熱設(shè)計(jì)

來源:International Communications in Heat and Mass Transfer

鏈接:https://doi.org/10.1016/j.icheatmasstransfer.2026.110521

01 背景

隨著AI、5G、數(shù)據(jù)中心、新能源車、3D堆疊芯片等技術(shù)發(fā)展,電子芯片的熱流密度已從傳統(tǒng)的40 W/cm2 上升至1100 W/cm2。傳統(tǒng)風(fēng)冷和單相液冷因空氣比熱容低、對(duì)流換熱系數(shù)有限、泵功耗大、溫度梯度大等物理限制,難以滿足高功率芯片的散熱需求。研究表明:芯片溫度每升高10°C,可靠性降低50%;每降低1°C,失效率降低4%。約50%的電子設(shè)備故障源于過熱。因此,發(fā)展高效的兩相冷卻系統(tǒng)成為解決高熱流密度散熱問題的關(guān)鍵路徑。

02 成果掠影

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近日,山東大學(xué)辛公明、張井志團(tuán)隊(duì)系統(tǒng)性地回顧了面向高功率電子芯片的先進(jìn)冷卻技術(shù),重點(diǎn)圍繞兩相冷卻系統(tǒng),從被動(dòng)式毛細(xì)驅(qū)動(dòng)到主動(dòng)式泵驅(qū)系統(tǒng),深入分析了其工作原理、關(guān)鍵技術(shù)、最新進(jìn)展及未來挑戰(zhàn)。聚焦高熱流密度電子器件兩相熱管理策略,系統(tǒng)對(duì)比被動(dòng)毛細(xì)驅(qū)動(dòng)(LHP/CPL)與主動(dòng)泵驅(qū)兩相冷卻兩大技術(shù)路徑,重點(diǎn)剖析壓電微泵的微型化、精準(zhǔn)控流優(yōu)勢,以及歧管微通道(MMC)蒸發(fā)器的流道優(yōu)化創(chuàng)新;明確40–1100W/cm2為新一代芯片核心散熱區(qū)間,指出壓電微泵 + 優(yōu)化型歧管微通道協(xié)同是突破先進(jìn)計(jì)算熱瓶頸的關(guān)鍵方案,同時(shí)梳理了兩類系統(tǒng)的技術(shù)短板與未來研發(fā)方向。研究成果以“A brief review of two-phase thermal management strategies for high heat-flux electronics” 為題,發(fā)表于《International Communications in Heat and Mass Transfer》期刊。


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