電子產品冷卻新技術
當今高性能芯片產生的熱量已經達到了每平方厘米100W，未來的芯片可能會產生更高的熱量。人們預計如果不采用更為有效的散熱手段，芯片的溫度甚至可以和太陽表面一樣高。一些企業以及教育研究機構從降低元件發熱量以及強化傳熱兩個方向，新材料、新工質、新方法、新技術等不同的角度著手進行研究，試圖找到更為有效的散熱方法。以下介紹近幾年來發展出的幾種電子產品冷卻新技術，不一定所有的新技術都能得到商業應用，但至少可以為我們提供一種新的思路和視角。
1 新型散熱材料
新型散熱材料的開發包括兩個部分，一是外部散熱材料的開發；一是電學性能較好或導熱系數較高的半導體材料的開發。
1.1 英特爾開發新材料打破芯片散熱瓶頸 07年1月，據美聯社報道，英特爾開發出的新材料用來取代二氧化硅，能
夠降低電子泄露10倍以上，可以降低芯片發熱量及結點溫度，從而提升晶體管性能20%以上。
1.2 陶瓷材料
一般陶瓷材料的導熱系數: 20～30W
/m ⋅ K ；高導熱陶瓷的導熱系數可達：
150～180W
/m ⋅ K ；耐壓: 10～12 KV；耐溫: 1200℃；硬度: 80 度；其耐腐蝕，
耐磨，耐高溫，超硬度，表面光潔，可拋成鏡面等特殊性，使其廣泛應用于電子散熱領域。
陶瓷材料一般裝在發熱元器件與散熱片中間，起到絕緣與導熱的作用，通常稱為基片或墜片。提高陶瓷片的導熱系數，可以減小內熱阻。
微孔洞化陶瓷散熱片（Micro-Porous Ceramics），采用孔洞化的結構擴大散熱面積，以產生良好的對流散熱效果，可以降低元器件的外熱阻。
新型陶瓷材料或稱高導熱性陶瓷材料即通過改變陶瓷材料的成分，提高其導熱系數，以用于上面的兩個用途。
1.3 石墨
石墨的密度比銅小80%，比鋁小30%。其垂直方向的導熱系數在6～60 W/m⋅K之間，水平平面方向的導熱系數則高達1500W/m ⋅ K ，這種特點可以使
其在兩個方向上均勻地散布熱量，消除“熱區”；可以使熱量按照一定的方向來流動，把熱源與其他組件進行屏蔽。 并且石墨散熱片有著絕佳的表面接觸，能平滑貼敷在任何平面和彎曲的表
面。 石墨片可在-40℃～500℃的環境下正常使用。 石墨主要應用在如筆記本電腦、平板顯示器、便攜式投影儀、數碼攝像機、
移動電話以及LCD（Liquid Crystal Display：液晶顯示器）、PDP(Plasma Display Panel：等離子體顯示器)、DVD等消費電子領域。
2 微通道冷卻
2.1 “芯片級”水冷 美國Cooligy于04年國際研討會“A Symposium On High Performance Chips
（HOT CHIPS）”上圍繞解決微處理器散熱問題的LSI（大規模集成電路）冷卻發表了“Active Micro-Channel Cooling” 技術。
圖1.“Active Micro-Channel Cooling”系統
該方法是在微處理器等封裝容器的上部粘貼一種名為“Heat Collector”的材料。該材料在垂直方向上設計有無數的突起，Heat Collector 收集的熱量傳遞到突起的末端，該突起名為“Micro-Channel”，即微通道。通過讓液體在
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這些突起周圍循環流動，將熱量散發出去。其中的液體是在水中添加少量物質制成的。
圖2. CPU、Heat Collector和Micro Channel，
(紅色部分是以模型化方式顯示的熱量，水在突起的周圍不斷循環)
Cooligy 在使液體循環流動的動力泵上費了一番心思。其動力泵不是常用的機械式動力泵，而是采用通過電場使液體流動的電動力泵。“無噪音，又因為不具有機械構造，所以可靠性很高”。該動力泵利用了液體在流過圓形多孔性材料時，會在多孔性材料細微的流經路徑表面形成電雙層（在兩種不同物體的界面上，正負電荷分別排列而形成的兩個電層。在固體與溶液的接觸面，固體表面上帶一種電荷，稱為表面電荷，與固體表面接觸的溶液層則帶上了相反符號的電荷。）這一現象，通過電場將液體一端產生的正離子吸引到另一端，以此來獲取對液體的推動力。該公司將該動力泵稱為“Electro-Kinetic Pump”。據Cooligy稱，通過調整動力泵直徑以及外加電壓值可以控制液體的流速。
圖3. 電動力泵
2.2 IBM 微細管道散熱新技術
IBM在BroadGroup功耗和冷卻06年峰會上公布了一項革命性的電腦芯片散熱解決方案: “高熱傳導界面技術（high thermal conductivity interface technology）”
圖4. IBM 高熱傳導界面散熱系統
該技術通過使用精細的微型化技術開發了一種芯片“帽子”，它的表面布滿了樹狀結構的層級管道。當壓力增加時，這種結構可以使導熱膠分布得更加均勻，并且平均壓力有望減小到之前的一半，而芯片表面的散熱效率將增大10倍。
圖5. 微米級的樹狀層級管道設計
為了更好地傳導熱量，一些黏度很高的導熱硅膠被涂抹在芯片和芯片帽之間。利用樹狀層級管道，這個架構使導熱硅膠能夠最大限度地均勻鋪排，而且鋪排的厚度可以小于10微米。只需平時力量的二分之一就可以實現散熱面積的翻倍。
這種獨特而有效的散熱方式來自于生物科學。自然界中可以找到很多擁有層級管道的系統，這些系統大多具有多重層疊結構，比如植物的樹葉、根須或者是人體的循環代謝系統。比納米級別大得多的各類器官中，這些系統是非常重要的組成部分，古代的灌溉系統也利用了相同的原理。
之后，蘇黎世實驗室又在高熱傳導界面散熱系統基礎上設計了液體（水）直接噴射沖擊冷卻系統。這個系統由一個龐大的噴嘴陣列組成，共有5萬多個微型噴嘴（寬度只有30到50微米）將水流噴射到芯片的背面，芯片被無數微小的水流直接冷卻，然后再利用樹型結構的管道迅速將水分回收。由于這是一個完全封閉的系統，所以人們無需擔心噴射液體會對芯片上的電子元件造成破壞。
該冷卻技術可以為功耗密度為370W
/cm2 的芯片散熱，已經超出現有散熱水
平的6倍（目前風冷散熱最高只能為75W /cm2 的芯片提供散熱。），而且這個
裝置的耗電量比現有的風冷裝置都要低。
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