cpu液冷器件及液冷材料的进展

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1、液体具冇良好的流动性和导热性，因此液体散热技术的应用非常广泛。H前对于液体冷却主要是研究W流道结构和冷却液成分［4］，冷却液主要包括水、纳米流体、液体金属。液态金属的导热系数最高，其次是纳米流体，最后是水。谢开旺L5j提出在液体金属中加入纳米粉体，对以形成导热系数更高的纳米金属流体。宋思洪等［6］通过研究表明，不M功率下芯片温度随导热系数的升萵而降低，但导热系统越萵，芯片温度降低的幅度越小，可见单纯提商导热系数并不能人幅提商冷却液的散热性能。因此，还需从冷却液的其他热物性方面入手（如提高比热）来增强工质的散热

2、性能，以期获得一种•有高导热系数以及较大等比热的潜热型低熔点也太金属功能流体。CPU芯片过热所导致的“电子迁移”P】是造成CPU内部芯片损坏的主要原因。液体冷却式一种非常有效的散热手段，被广泛应用在工业上，如强激光、高功率微波技术的散热系统、汽车发动机的热交换和风力发电的液冷散热循环系统等。液体具冇非常高的比热界，可以在风力发热部位吸收大跫的热，而且由于良好的流动性，液体可以流动到其他低温部位再将热S排出，这样连续不断地吸收和敗热，保证器件一直西湖雨较低温度，从而达到保护的目的。常用的液体冷却方式有三种：打起

3、架的液体冷却循环技水，热管技术和雾化喷射冷却技水。R前牙就较多的冷却液是水、液态金属盒纳米流体。纳米流体多用于汽车发动机的冷却，艽优异的传热性能备受关注。液体冷却循环系统液体散热器液冷循环冷却系统如阁，由一根出水管、一根进水管和与芯片接触的蒂水槽组成。蓄水槽决定散热的优劣。另外液体的循环需要外加动力源，于是在系统屮还必须有一个水泵给液体事假压力，使艽流动起来。CPU产生的热址常用液冷循环系统示意阁为了解决外接动力源，达到节能的目的，可以使用电渗流微泵作恶I」立体装置，微通道冷却系统就是一种具冇非常理想的散热效

4、率的裝置，系统的鉍人散热功率超过200W,完全能够满足芯片散热耍求［11］。电海流背医电渗泵原理图杨涛［12］对多孔介质电渗泵性能进行了研究，分析了电渗泵的流率和压力，研究证明电渗泵符合液体冷却系统的要求。雾化喷射冷去系统雾化喷射冷去是通过雾化喷管借助商灰气体或依赖液体木;»的灰力（灰力喷射）使液体雾化,将-其强制喷射到发热物体表面，从而实现对物体的冇效冷去技术。雾化喷射冷去是一种非常有前景的高热流强制冷去技术，其换热强烈，具有很高的临界热流密度值，而冷去均匀，适用于一些温度要求很严格的领域（如在微电子、激光

5、技术、国防、航天技术等），这兄!li其独特的优势和重耍性［141。液体喷射冷却是一种利用液体吸收热朵外依靠液体良好的流动性带走热朵的高传热率的散热手段，当液流喷射速度达到47m/s吋，其散热能力高达1700W/cm2。刘天军［16］设计了-•种基于卺堆式压电陶瓷驱动流体对芯片底层进行喷射冷却的冷却器，费堆式压电陶瓷微位移器与压电溥膜相比，其有位移分辨率高、频响高、承载力大的优点。这种方法对电子元器件的冷去效果非常理想，可以使器件表而的溫度降低到所耍求的溫度，而且冷去的速度非常快，能够满足电了元器件持续增加的发

6、热功率对散热的要求。雾化喷射简化示意图热管冷却系统...对计算机而言，比较三种散热技术中，普通的水冷散热循环，原理简单、技术要求低，容易规模化深层，侃散热效果相对差，虽能满足较高要求的计算机散热，似难以适应未來计算机芯片的高速发展。热管技术的工艺要求相比液体喷射系统低许多，而技术成熟度明显商于后者，散热效果也明显优于普通液冷循环系统，因袭热管技术;、v该是未来计算机冷去散热系统的酋选。倘若液体喷射系统的技术史加成熟，工艺要求更加简单，则很有可能取代热管系统。冷却液材料水目前关于液冷散热的研究，大多采用水作为冷

7、却液。水作为最常用的液体供职，具有非常高的比热容和优异•的流动性看，且非常廉价，W此具有很强的实用性。常用液冷水的性能，提《其比热界、导热系数，降低挥发性，从而改善冷却效果［19］，使水冷散热器的散热效果更侁显著，提高其开发和应川价值。液态念属利用金属液体作为散热工质敁早应用在核反应堆的热传导。2002年，刘静⑴提出其在CPU芯片散热方面的应川，随后一起多方关注，国内外普遍围绕液态金屈作为冷却液展幵研究。也太金属目前的工作主要包括降低也太金属的熔点，研究也太金属的年度、导热系数、比热容等热物性和驱动方式及寻找

8、新的也太金属成分以降低成本等方刖。2005印•，策一家液态金屈散热公司Danamics成立，2008印，策一代液态金屈散热器LM-10问世。访一代液态金屈散热器液态金属的优势非常突出，同吋缺点也很明显，即价格贵。Ga、In非常品贵，用Ga、In做成的散热器LM-10的价格足11前最好的风冷散热器的3倍以上，供散热效果却没奋明显改善，不具备市场竞争力。为进一步提髙也太金属的导热性能，马坤全等［20,2