控制電子產(chǎn)品中產(chǎn)生的熱量是一個(gè)巨大的問題，尤其是在不斷縮小尺寸和在同一芯片中封裝盡可能多的晶體管的情況下。問題是如何才能有效地管理如此高的熱通量。通常，電子技術(shù)（由電氣工程師設(shè)計(jì)）和冷卻系統(tǒng)（由機(jī)械工程師設(shè)計(jì)）是各自獨(dú)立完成的。但現(xiàn)在，EPFL的研究人員通過將這兩個(gè)設(shè)計(jì)步驟結(jié)合在一起，悄然革新了整個(gè)過程。他們開發(fā)了一種集成的微流體冷卻技術(shù)，以及能夠有效管理晶體管產(chǎn)生的大量熱通量的電子設(shè)備。他們的研究成果發(fā)表在《自然》雜志上，這將使電子設(shè)備更加緊湊，并使電力轉(zhuǎn)換器與幾個(gè)高壓設(shè)備集成到一個(gè)芯片中成為可能。

兩全其美

Elison Matioli教授在這個(gè)ERC-funded項(xiàng)目，他的博士生Remco Van Erp、工程學(xué)院和他們的團(tuán)隊(duì)的力量和Wide-band-gap電子研究實(shí)驗(yàn)室（POWERLAB），在設(shè)計(jì)電子設(shè)備中通過構(gòu)思電子設(shè)備和冷卻電子設(shè)備來實(shí)現(xiàn)。從一開始，該小組試圖在設(shè)備中加熱最頻繁的區(qū)域來提取熱量。Van Erp說：“我們希望結(jié)合電氣和機(jī)械工程方面的技能，以制造出一種新型設(shè)備。”

這個(gè)團(tuán)隊(duì)想要解決如何冷卻電子設(shè)備，尤其是晶體管的問題。Elison Matioli說：“管理這些設(shè)備產(chǎn)生的熱量是電子學(xué)發(fā)展的最大挑戰(zhàn)之一?！薄皩Νh(huán)境的影響降到最低變得越來越重要，所以我們需要?jiǎng)?chuàng)新的冷卻技術(shù)，以可持續(xù)和經(jīng)濟(jì)的方式有效地處理產(chǎn)生的大量熱量

我們將微流體通道放置在離晶體管熱點(diǎn)非常近的位置，采用直接而集成的制造工藝，這樣我們就可以將熱量精確地提取到正確的位置，并防止它在整個(gè)設(shè)備中擴(kuò)散。EPFL）信用：2020

微流體通道和熱點(diǎn)

他們的技術(shù)是基于集成半導(dǎo)體芯片內(nèi)的微流體通道和電子元件，因此冷卻液體在電子芯片內(nèi)流動(dòng)。Matioli說：“我們將微流體通道放置在離晶體管熱點(diǎn)非常近的位置，采用簡單而集成的制造工藝，這樣我們就可以將熱量精確地提取到正確的位置，并防止它在整個(gè)設(shè)備中擴(kuò)散。”他們使用的冷卻液是去離子水，因?yàn)樗粚?dǎo)電。Van Erp說：“雖然我們選擇這種液體進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，但我們已經(jīng)在測試其他更有效的液體，這樣我們就可以從晶體管中提取更多的熱量。”

減少能源消耗

Matioli說：“這種冷卻技術(shù)將使我們的電子設(shè)備更加小巧，并能在世界范圍內(nèi)顯著降低能源消耗?！薄拔覀円呀?jīng)消除了對大型外部散熱片的需求，并向人們展示了在單個(gè)芯片中創(chuàng)建超緊湊的功率轉(zhuǎn)換器是可能的。”隨著社會(huì)越來越依賴電子產(chǎn)品，這將被證明是有用的?！毖芯咳藛T目前正在研究如何在其他設(shè)備中管理熱量，如激光和通信系統(tǒng)。
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