微流冷却技术可能让摩尔定律起死回生
硅对电子流动的阻力产生了热量，在如此小的空间封装如此多的晶体管累积了足以毁坏元器件的热量。一种消除热累积的方法是在芯片层用光子学技术减少电子的流动，然而光子学技术有它的一系列问题。
摩尔定律 CPU
111.20.112.126
快搞成人体的结构了。哈哈
来自陕西西安的 Chrome 58.0|GNU/Linux 用户
2017-05-16T10:57:40.000
223.65.85.24
没错。和人体的毛细血管类似，皮下散热。
来自江苏南京的 Firefox 52.0|Windows 10 用户
2017-05-17T14:45:50.000
221.203.203.27
那量子隧穿效应呢
来自辽宁本溪的 Chrome Mobile 58.0|Android 5.1 用户
2017-05-21T11:14:10.000
218.6.128.136
太强大了！评论里的一句话点开了仿生学的思路。cpu的复杂性超过了大型应用软件了吗？
来自四川南充的 Chromium 58.0|Ubuntu 用户
2017-05-21T13:46:14.000
硅对电子流动的阻力产生了热量，在如此小的空间封装如此多的晶体管累积了足以毁坏元器件的热量。一种消除热累积的方法是在芯片层用光子学技术减少电子的流动，然而光子学技术有它的一系列问题。
![](/data/attachment/album/201705/16/094910gtb1cmihv68tqmii.jpg)


现有的技术无法对微芯片进行有效的冷却，这正快速成为摩尔定律消亡的第一原因。


随着对数字计算速度的需求，科学家和工程师正努力地将更多的晶体管和支撑电路放在已经很拥挤的硅片上。的确，它非常地复杂，然而，和复杂性相比，热量聚积引起的问题更严重。


洛克希德马丁公司首席研究员 John Ditri 在新闻稿中说到：当前，我们可以放入微芯片的功能是有限的，最主要的原因之一是发热的管理。如果你能管理好发热，你可以用较少的芯片，也就是说较少的材料，那样就可以节约成本，并能减少系统的大小和重量。如果你能管理好发热，用相同数量的芯片将能获得更好的系统性能。


硅对电子流动的阻力产生了热量，在如此小的空间封装如此多的晶体管累积了足以毁坏元器件的热量。一种消除热累积的方法是在芯片层用光子学技术减少电子的流动，然而光子学技术有它的一系列问题。


参见： [2015 年硅光子将引起数据中心的革命](http://www.techrepublic.com/article/silicon-photonics-will-revolutionize-data-centers-in-2015/)


### 微流冷却技术可能是问题的解决之道


为了寻找其他解决办法，美国国防高级研究计划局 DARPA 发起了一个关于 [ICECool 应用](https://www.fbo.gov/index?s=opportunity&mode=form&id=0be99f61fbac0501828a9d3160883b97&tab=core&_cview=1) （片内/片间增强冷却技术）的项目。 [GSA 的网站 FedBizOpps.gov](https://www.fbo.gov/index?s=opportunity&mode=form&id=0be99f61fbac0501828a9d3160883b97&tab=core&_cview=1) 报道：ICECool 正在探索革命性的热技术，其将减轻热耗对军用电子系统的限制，同时能显著减小军用电子系统的尺寸，重量和功耗。


微流冷却方法的独特之处在于组合使用片内和(或)片间微流冷却技术和片上热互连技术。


![](/data/attachment/album/201705/16/094911dhzeoooc9nhnooes.png)


*MicroCooling 1 Image: DARPA*


[DARPA ICECool 应用发布的公告](https://www.fbo.gov/index?s=opportunity&mode=form&id=0be99f61fbac0501828a9d3160883b97&tab=core&_cview=1) 指出，这种微型片内和(或)片间通道可采用轴向微通道、径向通道和(或)横流通道，采用微孔和歧管结构及局部液体喷射形式来疏散和重新引导微流，从而以最有利的方式来满足指定的散热指标。


通过上面的技术，洛克希德马丁的工程师已经实验性地证明了片上冷却是如何得到显著改善的。洛克希德马丁新闻报道：ICECool 项目的第一阶段发现，当冷却具有多个局部 30kW/cm2 热点，发热为 1kw/cm2 的芯片时热阻减少了 4 倍，进而验证了洛克希德的嵌入式微流冷却方法的有效性。


第二阶段，洛克希德马丁的工程师聚焦于 RF 放大器。通过 ICECool 的技术，团队演示了 RF 的输出功率可以得到 6 倍的增长，而放大器仍然比其常规冷却的更凉。


### 投产


出于对技术的信心，洛克希德马丁已经在设计和制造实用的微流冷却发射天线。 洛克希德马丁还与 Qorvo 合作，将其热解决方案与 Qorvo 的高性能  [GaN 工艺](http://electronicdesign.com/communications/what-s-difference-between-gaas-and-gan-rf-power-amplifiers) 相集成。


研究论文 [DARPA 的片间/片内增强冷却技术（ICECool）流程](http://www.csmantech.org/Digests/2013/papers/050.pdf) 的作者认为 ICECool 将使电子系统的热管理模式发生改变。ICECool 应用的执行者将根据应用来定制片内和片间的热管理方法，这个方法需要兼顾应用的材料，制造工艺和工作环境。


如果微流冷却能像科学家和工程师所说的成功的话，似乎摩尔定律会起死回生。


（题图：iStock/agsandrew）




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via: <http://www.techrepublic.com/article/microfluidic-cooling-may-prevent-the-demise-of-moores-law/>


作者：[Michael Kassner](http://www.techrepublic.com/search/?a=michael+kassner) 译者：[messon007](https://github.com/messon007) 校对：[wxy](https://github.com/wxy)


本文由 [LCTT](https://github.com/LCTT/TranslateProject) 原创编译，[Linux中国](https://linux.cn/) 荣誉推出

