【導讀】IBM締造未來芯片冷卻技術，向功耗和散熱發(fā)出挑戰(zhàn)宣言！  
    由于具有100W/cm2的功率密度，今天的計算機芯片溫度已經(jīng)是標準的加熱板的10倍。因此，硅電路的冷卻就成為日益重要的問題。未來的芯片將達到更高的功率密度，如果不進行冷卻，這一密度會產(chǎn)生高達6000攝氏度的表面溫度。  

    IBM蘇黎世實驗室的研究人員近日發(fā)布了半導體芯片冷卻技術方面取得重大進展?？茖W家們的靈感來自于樹葉和人體身上水分自然消耗的方式。在倫敦的BroadGroup功率和冷卻高峰論壇(BroadGroup Power and Cooling Summit)上，IBM提出了一種用于改進芯片散熱的方案。這種“高熱傳導界面技術(high thermal conductivity interface technology)”使散熱效果比現(xiàn)有的方法有效兩倍。根據(jù)這一技術的整體藍圖，在第一個實施階段的一系列生產(chǎn)中，這一技術旨在為芯片封裝與包括散熱片在內(nèi)的用于吸熱的組件之間提供更好的熱接觸。  

    IBM研究人員采用的設計借用了生物學的原理。例如樹葉、樹根或人類的循環(huán)系統(tǒng)，自然界中這樣的分級管道系統(tǒng)不勝枚舉。研究人員發(fā)現(xiàn)，這些系統(tǒng)能以很少的能量就能滿足龐大身軀的需要。  
    
    研究人員開發(fā)了一種在其表面有樹狀分枝通道的芯片罩。IBM稱，與現(xiàn)在的方案相比，這一模式被設計成當壓力被施加時，用于改進芯片封裝與散熱片之間熱接觸的漿料就會更平整地擴散，使整個芯片上的壓力保持一致，從而使得壓力減半的同時，受壓均勻，通過界面的熱傳送性能也比以前強十倍。  

    然而研究人員也得出這樣的結論：目前的冷卻技術，尤其是用空氣作為從芯片帶走熱量的媒介—就當代的電子產(chǎn)品而言—實質(zhì)上已經(jīng)達到了它們的極限。而且用于冷卻計算機系統(tǒng)的能量正逼近用于計算的功耗，因此整個功耗預算幾乎翻番。  

    “從獨立晶體管到數(shù)據(jù)中心，冷卻技術都是一個全盤的挑戰(zhàn)。通過強大的技術使芯片處于所要求的冷卻狀態(tài)，將是對付功耗和散熱問題的關鍵，”IBM蘇黎世實驗室高級熱封裝研究小組的經(jīng)理Bruno Michel如是說。  

    IBM的第二步實施計劃就與此有關。蘇黎世研究人員甚至深化了他們對分枝通道設計的概念，并且現(xiàn)正開發(fā)他們稱用于水冷的一種頗具前景的方法，所謂的噴射沖擊法是在一個封閉的系統(tǒng)中將水噴射到芯片的背面并再次把水吸掉，這一系統(tǒng)采用具有一個達5萬微噴管的陣列及一個復雜的樹狀分支返回架構。  

    研究小組還展示了用水作為散熱劑、散熱功率密度達370W/cm2的散熱技術，散熱能力是目前75W/cm2空氣散熱技術極限的6倍。同時研究人員稱，與其它的散熱系統(tǒng)相比，這一系統(tǒng)的能耗大大減少。然而，這一系統(tǒng)的行業(yè)應用還要等上幾年。  

    IBM正幾家芯片供應商保持緊密接觸以授權該技術的，一家公司發(fā)言人稱。在第一實施階段，采用熱傳導漿料，下一代的芯片有望在一年內(nèi)面市。