米樂m6官網登錄入口:【榕哥烙科】第374期:芯片散熱,發自內“芯”
作者:米樂發布時間:2025-02-24
不知不覺中,
我們的生活已然被芯片包圍了。
很多人手里都不止一個手機或者平板。
上班用電腦,下班有智能家電,
上下班開車,車里還有十幾二十個電腦。
便捷的生活很大程度上
就來自這些包圍我們的芯片。
芯片性能的提升
當然也關乎我們的幸福指數。
別管幾納米的加工技術,
總之就是晶體管越做越小,越來越密,
從平房到高層唄。
這么聚集當然會提升效率,
不過也帶來一個難以忽視的問題
——發熱和散熱。
就像人類城市每天會產生海量垃圾一樣。
芯片產生的廢物雖然不成形,
但一樣不能忽視。
我國的許多數據中心是建在
云貴山區或者四川水電站的附近,
而微軟公司2018年
直接把一個數據中心建在了海底。
就是因為給芯片散熱需要耗費大量的電。
如果把數據中心建在市中心,
其中有20%的成本在買空調上面,
運營中40%的費用是空調的電費。
有預測數據顯示,
我國數據中心的用電量
將會達到全國總用電量的3%,
其中很大一部分就是空調用電。米樂m6官網登錄入口
芯片散熱問題,
已經讓全球每年付出數百億美元的成本。

其實造成這一現狀的原因
主要還是目前的散熱方式效率太低。
咱電腦里的芯片,
可并不是一個裸露的硅晶圓,
而是經過了層層的外部封裝之后
組成的一個微小系統。
以英特爾公司的桌面處理器芯片為例,
大概是10平方厘米,厚有2-3毫米。
但是其中真正工作和發熱的核心,
也就是硅晶圓部分,
面積大概是幾十平方毫米,
厚度只有零點幾毫米。
也就是說,
在工作時候真正發熱的硅晶圓部分,
已經是被芯片的封裝外殼,
包裹得嚴嚴實實的。
而我們是怎么給它散熱的呢?
通常是把一塊金屬散熱片
貼在芯片的外殼上,
然后用液體流通,或者風扇吹風的方式,
給這塊散熱片降溫,
間接地降低芯片內部的溫度。
這就像是你在健身房里面練的汗流浹背,
空調卻對著整個大樓的外立面吹風一樣,
這散熱效率可想而知。
不過前段時間
瑞士洛桑聯邦理工學院的研究人員
獨辟蹊徑。
他們采用了所謂微流體芯片的技術,
直接把散熱的渠道設計到了芯片里面。
具體來說,就是在芯片的襯底層,
通過精細的工藝,
加工出了一套復雜而精密的管道系統,
這些管子的直徑只有微米量級喔。米樂M6
這樣芯片在工作的同時,
它下面的管道層里面會持續有細微的水流進出,
通過這種方式在芯片發熱的源頭,
直接把熱量帶走。
有點像人的毛細血管散熱,
這樣徹底解決了以往
給芯片散熱“隔靴搔癢”的問題。
研究人員用這種技術成功地
將一塊手機充電器里常見的
氮化鎵功率芯片的溫度變化
控制在了60℃以內。
而如果沒有這套散熱系統,
這塊芯片很可能會變成一塊“電烙鐵”。
這套液體冷卻系統的散熱能力
可以達到驚人的1700瓦每平方厘米。
什么概念呢?
火箭發動機噴嘴發熱功率
大概也只有1千瓦每平方厘米。
不知道有一天會不會有猛人
穿著這種散熱服站在火箭發射架下頭。
總之,我們的生活在一點點變好。
榕哥還是那句話,
發展帶來的問題,就讓發展去解決吧。
別回頭,也用不著回頭。