电子设备热管理的最新技术及方法—第三代热管理技术
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电子设备热管理的最新技术及方法 第三代热管理技术
李建民 高长青（成都奥能知科技有限公司 成都 610041）
摘要：电子领域的热管理问题（散热问题）已经成为“整个信息产业乃至全球经济性命攸关的大问题”。本文首先提出了热管理系统的概念体系，进而对热管理的核心器件---热管理器进行的研究，并重点介绍了第三代热管理技术及第二、三热管理器的技术，并提供了第二代及第三代热管理技术热管理器的产品案例，本文所提供的技术方法可能成为解决现代热管理的可行技术方法。
一、前言
2001-2-11英特尔公司负责晶片内部设计的首席技术总监帕特•盖尔欣格说：“目前我们在设计和制造晶片时仅受到生产成本的限制。但放眼看去，耗能和散热将成为一个根本性的限制。”盖尔欣格指出，如果晶片耗能和散热的问题得不到解决，到2005年晶片上集成了2亿个晶体管时，就会热得像“核反应堆”，到2010年时就会达到火箭发射时高温气体喷嘴的水平，而到2015年就会与太阳的表面一样热 。能否解决这两个问题，将成为整个信息产业乃至全球经济性命攸关的大问题。
根据摩尔定律，芯片业每过18到24个月就会将产品上整合的晶体数量翻倍，所以如果希望这种惊人的发展速度得以延续就需要不断的发明新的芯片制造技术，例如新材料以及新制造工艺。不过现在的芯片制造商提高芯片性能的方法往往建立在桎梏产品自由散热的前提下，而这也就为产品性能的进一步提高以及顺利的大规模生产制造了许多麻烦。“业界需要革命性的技术革新，”IBM的CTO如是说，“传统的聪明才智已经不能再为芯片产业作出有效的贡献，我们急切的需要创新。”
二、热管理问题的概念体系
对一个系统的热量或温度的管理称为热管理，一个热管理的问题有以下部分构成：
热管理系统：由至少一个元素及边界和环境构成的一个系统，在设定的环境状态下对系统内部的元素的热量、温度进行管理，称为热管理系统；
热管理元素：对一个热管理系统的元素进行温度或热量的管理，该元素被称为热管理元素；
热管理目标：对被管理的元素进行设定的管理目标称为热管理目标，热管理目标为一个温度或热量的值或一个区间值；
热管理器：利用至少一个器件，对热管理元素进行管理，使其达到热管理的目标值，该器件被称为热管理器；
散热问题：当对一个热管理元素设定一个热管理的目标为不大于一个设定的温度值时，该热管理问题为散热问题；
散热器：对一个散热问题采用的热管理器，称为散热器；
加热问题：当对一个热管理元素设定一个热管理的目标为不小于一个设定的温度值时，该热管理问题为加热问题；
加热器：对一个加热问题采用的热管理器，称为加热器；
热控制问题：当对一个热管理元素设定一个热管理的目标为一个设定的温度区间值时，并且该热管理问题的环境温度区间包含该区间，对该元素的热管理问题称为热控制问题；
热控制器：对热控制问题采用的热管理器称为热控制器；
单元素热管理系统：只有一个元素的热管理系统，称为单元素热管理系统；
多元素热管理系统：由至少两个元素组成的热管理系统，称为多元素热管理系统；
三、热管理的发展阶段
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