电子产品冷却新技术
当今高性能芯片产生的热量已经达到了每平方厘米100W，未来的芯片可能会产生更高的热量。人们预计如果不采用更为有效的散热手段，芯片的温度甚至可以和太阳表面一样高。一些企业以及教育研究机构从降低元件发热量以及强化传热两个方向，新材料、新工质、新方法、新技术等不同的角度着手进行研究，试图找到更为有效的散热方法。以下介绍近几年来发展出的几种电子产品冷却新技术，不一定所有的新技术都能得到商业应用，但至少可以为我们提供一种新的思路和视角。
1 新型散热材料
新型散热材料的开发包括两个部分，一是外部散热材料的开发；一是电学性能较好或导热系数较高的半导体材料的开发。
1.1 英特尔开发新材料打破芯片散热瓶颈 07年1月，据美联社报道，英特尔开发出的新材料用来取代二氧化硅，能
够降低电子泄露10倍以上，可以降低芯片发热量及结点温度，从而提升晶体管性能20%以上。
1.2 陶瓷材料
一般陶瓷材料的导热系数: 20～30W
/m ⋅ K ；高导热陶瓷的导热系数可达：
150～180W
/m ⋅ K ；耐压: 10～12 KV；耐温: 1200℃；硬度: 80 度；其耐腐蚀，
耐磨，耐高温，超硬度，表面光洁，可抛成镜面等特殊性，使其广泛应用于电子散热领域。
陶瓷材料一般装在发热元器件与散热片中间，起到绝缘与导热的作用，通常称为基片或坠片。提高陶瓷片的导热系数，可以减小内热阻。
微孔洞化陶瓷散热片（Micro-Porous Ceramics），采用孔洞化的结构扩大散热面积，以产生良好的对流散热效果，可以降低元器件的外热阻。
新型陶瓷材料或称高导热性陶瓷材料即通过改变陶瓷材料的成分，提高其导热系数，以用于上面的两个用途。
1.3 石墨
石墨的密度比铜小80%，比铝小30%。其垂直方向的导热系数在6～60 W/m⋅K之间，水平平面方向的导热系数则高达1500W/m ⋅ K ，这种特点可以使
其在两个方向上均匀地散布热量，消除“热区”；可以使热量按照一定的方向来流动，把热源与其他组件进行屏蔽。 并且石墨散热片有着绝佳的表面接触，能平滑贴敷在任何平面和弯曲的表
面。 石墨片可在-40℃～500℃的环境下正常使用。 石墨主要应用在如笔记本电脑、平板显示器、便携式投影仪、数码摄像机、
移动电话以及LCD（Liquid Crystal Display：液晶显示器）、PDP(Plasma Display Panel：等离子体显示器)、DVD等消费电子领域。
2 微通道冷却
2.1 “芯片级”水冷 美国Cooligy于04年国际研讨会“A Symposium On High Performance Chips
（HOT CHIPS）”上围绕解决微处理器散热问题的LSI（大规模集成电路）冷却发表了“Active Micro-Channel Cooling” 技术。
图1.“Active Micro-Channel Cooling”系统
该方法是在微处理器等封装容器的上部粘贴一种名为“Heat Collector”的材料。该材料在垂直方向上设计有无数的突起，Heat Collector 收集的热量传递到突起的末端，该突起名为“Micro-Channel”，即微通道。通过让液体在
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这些突起周围循环流动，将热量散发出去。其中的液体是在水中添加少量物质制成的。
图2. CPU、Heat Collector和Micro Channel，
(红色部分是以模型化方式显示的热量，水在突起的周围不断循环)
Cooligy 在使液体循环流动的动力泵上费了一番心思。其动力泵不是常用的机械式动力泵，而是采用通过电场使液体流动的电动力泵。“无噪音，又因为不具有机械构造，所以可靠性很高”。该动力泵利用了液体在流过圆形多孔性材料时，会在多孔性材料细微的流经路径表面形成电双层（在两种不同物体的界面上，正负电荷分别排列而形成的两个电层。在固体与溶液的接触面，固体表面上带一种电荷，称为表面电荷，与固体表面接触的溶液层则带上了相反符号的电荷。）这一现象，通过电场将液体一端产生的正离子吸引到另一端，以此来获取对液体的推动力。该公司将该动力泵称为“Electro-Kinetic Pump”。据Cooligy称，通过调整动力泵直径以及外加电压值可以控制液体的流速。
图3. 电动力泵
2.2 IBM 微细管道散热新技术
IBM在BroadGroup功耗和冷却06年峰会上公布了一项革命性的电脑芯片散热解决方案: “高热传导界面技术（high thermal conductivity interface technology）”
图4. IBM 高热传导界面散热系统
该技术通过使用精细的微型化技术开发了一种芯片“帽子”，它的表面布满了树状结构的层级管道。当压力增加时，这种结构可以使导热胶分布得更加均匀，并且平均压力有望减小到之前的一半，而芯片表面的散热效率将增大10倍。
图5. 微米级的树状层级管道设计
为了更好地传导热量，一些黏度很高的导热硅胶被涂抹在芯片和芯片帽之间。利用树状层级管道，这个架构使导热硅胶能够最大限度地均匀铺排，而且铺排的厚度可以小于10微米。只需平时力量的二分之一就可以实现散热面积的翻倍。
这种独特而有效的散热方式来自于生物科学。自然界中可以找到很多拥有层级管道的系统，这些系统大多具有多重层叠结构，比如植物的树叶、根须或者是人体的循环代谢系统。比纳米级别大得多的各类器官中，这些系统是非常重要的组成部分，古代的灌溉系统也利用了相同的原理。
之后，苏黎世实验室又在高热传导界面散热系统基础上设计了液体（水）直接喷射冲击冷却系统。这个系统由一个庞大的喷嘴阵列组成，共有5万多个微型喷嘴（宽度只有30到50微米）将水流喷射到芯片的背面，芯片被无数微小的水流直接冷却，然后再利用树型结构的管道迅速将水分回收。由于这是一个完全封闭的系统，所以人们无需担心喷射液体会对芯片上的电子元件造成破坏。
该冷却技术可以为功耗密度为370W
/cm2 的芯片散热，已经超出现有散热水
平的6倍（目前风冷散热最高只能为75W /cm2 的芯片提供散热。），而且这个
装置的耗电量比现有的风冷装置都要低。
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