解決晶片過熱難題：革命性散熱技術大突破
科技
04-21
摩爾定律所描述的電子晶片微型化趨勢，一直是數位時代發展的重要推手。然而，現有散熱技術的不足，嚴重限制了微型電子裝置的運作效能。東京大學工業科學研究所團隊在《Cell Reports Physical Science》發表的最新研究，為此帶來了突破性的解決方案。
目前最先進的晶片冷卻技術，是將微流道直接嵌入晶片內部，透過水流帶走熱量。但這種方法的效率受限於水的顯熱——也就是在不改變物質狀態下提升溫度所需的熱量。研究主要作者史宏遠博士指出：「若能利用水的相變潛熱（沸騰或蒸發時吸收的熱能，約為顯熱的七倍），就能實現兩相冷卻，大幅提升散熱效率。」
雖然過去研究已證實兩相冷卻的潛力，但加熱後產生的氣泡流動難以控制，成為技術瓶頸。熱傳效率取決於多項因素，包括微流道幾何形狀、兩相流調控及流動阻力等。為此，研究團隊開發出創新的3D微流體通道結構，結合毛細結構與分流層設計。
團隊測試了多種毛細結構幾何形狀，發現冷卻劑流經的微流道幾何設計，以及控制冷卻劑分佈的分流通道，都會影響系統的熱力與水力效能。測得的效能係數（COP，有效冷卻輸出與所需能量輸入之比）最高可達105，遠勝傳統冷卻技術。
資深作者野村正弘教授強調：「高效能電子裝置的熱管理對下一代科技發展至關重要，我們的研究為實現所需冷卻效能開闢了新途徑。」這項突破不僅能提升未來電子裝置的效能，更有助於實現碳中和目標。
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