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中科院理化所领跑液态金属高热流密度散热研究

2020-07-29 11:29:26

日前,在中国台北举办的Computex 2005电子产品展会上,著名显卡厂商Sapphire公司向公众展示了一款采用液态金属散热的图像显示卡。该技术一经披露,立即引起业界的高度关注。据悉,Sapphire公司的技术来自美国Nanocooler公司。 

    

事实上,早在3年前,中国科学院理化技术研究所就率先提出了液态金属芯片散热技术,并且,在这一崭新技术的研究方面,中国科学院一直都走在最前头。 

    

2002年,在全面分析各类散热技术优缺点的基础上,中科院理化技术研究所研究员刘静等首次提出了液态金属芯片散热技术。当年10月,刘静等以“以低熔点金属或其合金作流动工质的芯片散热用散热装置”为题申请了中国发明及实用新型专利(现已获授权)。无独有偶,Nanocooler公司也在稍晚的时候向美国专利局提交了类似的专利申请。显而易见,在这种以液态金属作为冷却剂的新一代标志性散热技术的进展中,中科院理化所实际上已经掌握了领先权和主动权。 

    

到目前为止,中科院理化技术所在液态金属芯片散热技术研究方面已拥有3项专利,并已通过多种方式,如蠕动泵及电磁泵驱动等试验,论证了液态金属散热方法的优越性。 

    

事实上,液态金属芯片散热技术的提出和研究恰逢其时,发展前景良好。当前,随着微/纳电子技术的飞速发展,芯片元器件的集成度正逐步趋向极限,由此引发的热障问题使得对高性能冷却技术的需求提到了前所未有的层面。据中科院理化技术所研究人员介绍,液态金属芯片散热技术的关键突破就在于,首次在计算机热管理领域中引入了概念崭新的冷却工质,即在流道内流动的工质并非常规所用的水、有机溶液等,而是在室温附近即可熔化的低熔点金属如镓或更低熔点的合金如镓铟等,由于液体金属具有远高于水、空气及许多非金属介质的热导率,且具有流动性,因而可实现快速高效的热量输运能力,这相对于已有的散热方式是一个观念性的革新。这种低熔点液体金属以远高于传统流动工质的热传输能力,较大限度地解决了高密度能流的散热难题。特别是由于采用了液体金属,散热器可做得很小,且易于通过电磁泵驱动,由此可实现集成化的超微型散热器。随着今后计算机芯片发热密度的继续攀升,传统散热技术趋近极限时,该项技术越能发挥作用。 

    

目前,刘静课题组已申请了1项国家自然科学基金资助项目,计划通过更多工作来推进液态金属芯片散热方法的基础与应用研究,以加速这一领先技术的产业化进程。 


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