突破散熱瓶頸！東京大學開發新晶片冷卻技術，效能比傳統高七倍

作者 林 妤柔 | 發布日期 2025 年 04 月 21 日 11:49 | 分類 半導體  晶片 查看翻譯

東京大學研究團隊開發一種全新的冷卻解決方案，利用水的相變來提高散熱效率。據外媒《SciTech Daily》報導，水從液態轉變為氣態（即沸騰）時，會吸收比單純流動的水多七倍的能量，使其在吸收與散發熱量方面遠優於傳統的水冷技術。

不過，因為冷卻液是透過內建於晶片中的微小毛細通道流動，水蒸氣往往難以在這些狹窄通道中順利流動，導致效率不如預期。
對此，研究人員透過 3D 微流體通道結合毛細結構與分流層的設計，成功解決這個問題。他們發現，微通道的形狀與冷卻液分配方式對於整體的熱與流體性能有顯著影響。透過這種設計，讓水與水蒸氣能持續穩定流動，團隊實現達到 100000 的性能係數（COP），約是單相水冷方式的十倍。
資深作者 Masahiro Nomura 表示，高功率電子設備的熱管理對次世代科技的發展相當重要，這個設計可能為達成所需冷卻能力開啟新的可能性。這種應用有望使冷卻系統變更小巧緊湊，且無需依賴更昂貴或特殊的冷卻液體。
此外，這項技術還能解決高效能運算（HPC）面臨的散熱問題，或者應用在其他領域如雷射、光偵測器、LED 及雷達系統，並能進一步擴展到汽車與航太產業。該系統還具有被動運作的潛力，透過液體相變時所產生的自然對流來散熱，讓整個冷卻過程無需依賴任何泵浦機構。
隨著晶片每年越做越小，產生的熱量也越來越集中在極小區域內，因此冷卻技術也需要創新、並跟上半導體發展腳步。目前市面上已出現一些新穎的主動式冷卻解決方案，例如 Frore 的 AirJet Mini Slim 以及 Ventiva 的離子冷卻引擎。

• New chip cooling technique is 7X more more effective than standard approaches

（首圖來源：英特爾）