東京大學透過三次元微流路,實現半導體晶片高效率冷卻

 

刊登日期:2025/5/6
  • 字級

東京大學開發了一項在矽晶片上形成微細水路(微流路),並利用水在其中流動時產生之汽化熱進行冷卻的高效率冷卻技術。此項技術可望提升人工智慧(AI)半導體晶片及高功率電子設備的性能,同時促進省能源化。

此次開發的冷卻系統由2塊矽基板組成,其中一塊具有微流路,另一塊則設有較粗的水路(Manifold),藉以有效率地分配冷卻水。微流路的側壁周圍設有微小柱體(Micro Pillar),構成所謂的「毛細管(Capillary)結構」,俾使水的薄膜更容易與高溫矽接觸,進而實現高效率冷卻。

透過特殊的微流路結構,冷卻水能被有效地分配,並藉由毛細管現象讓冷卻水更容易接觸到半導體晶片。經實證確認,相較於既有冷卻方式,新技術可將水注入微流路時產生的壓力損失降低62%,且同時實現700 W/cm2以上的散熱能力。此外,代表冷卻性能的指標「性能係數(COP)」達到10萬,達成了世界最高水準的冷卻效率。

此項冷卻技術可望應用於搭載高性能、微型化半導體晶片之先進電子設備的熱管理。尤其是在迅速普及的AI技術領域中,大量使用高性能半導體晶片,其冷卻需求導致了巨大的電力消耗。透過應用此次的研究成果,今後可望在支援AI產業發展的同時改善熱管理問題,並降低能源消耗,進一步落實碳中和目標。


資料來源: https://www.t.u-tokyo.ac.jp/press/pr2025-04-14-001
分享