一隊機械工程研究人員表示，粘在微處理器上用于散熱的傳統(tǒng)被動散熱片效果不夠好，無法適應當今的高速計算和數(shù)據吞吐量，應該被丟棄。

他們表示，一種更好的選擇是“散熱劑可以穿過處理器上微小通道內的螺旋或迷宮狀結構”。紐約賓厄姆頓大學的助理教授Scott Schiffres在該校官網上的一篇文章中說，這種技術可以大大提高效率。該校開發(fā)出了這種為芯片散熱的新方法。

Schiffres以及兩名研究生Arad Azizi和Matthias A. Daeumer參與了這項研究，他們表示，該技術可以讓電子設備在低18華氏度的狀態(tài)下運行，數(shù)據中心的耗電量有望減少5%。

他們表示，該發(fā)明在制造過程中將類似3D打印、將使用增材印刷方法的微通道合金粘到硅芯片上，而不是使用粘在散熱片上這一傳統(tǒng)方法。

目前，散熱片將芯片發(fā)出的熱量導走，常常由多塊銅或鋁質散熱片組成，并貼有散熱膏。它們之所以能這么做，一方面是由于其表面比芯片表面大，另外使用鋁之類的導熱材料。然后芯片可以更快地運行而不過熱、出故障。熱量通常散發(fā)到周圍的空氣或水中。

該大學解釋：“為了讓散熱片工作，必須通過散熱介質材料(比如導熱膏)連接到CPU或圖形處理器上。”

問題是，這種方法天生低效。粘合的散熱介質材料雖然填充了散熱片和芯片之間的微小空隙(還阻止散熱片脫落)，但效果不如完全無縫的材料好。在此之前，這是不可能實現(xiàn)的――一方面，散熱片粘不久，另外會有空隙，因而影響導熱效果。

在芯片上印制散熱微通道

賓厄姆頓大學的研究人員表示，他們的增材印刷技術解決了這個問題，方法是將散熱機制直接牢牢地粘合到硅片上，撇開了任何介質。Schiffres說：“我們計劃將微通道直接印制到芯片上。”

他們使用了只有人類頭發(fā)千分之一這么薄的錫銀鈦合金，以便進行金屬粘合。熔化激光器以亞毫秒級操作將散熱通道直接印制到硅上。因此，微處理器不再需要典型的兩層導熱膏材料和所謂的“蓋子”(散熱器與芯片之間的散熱片層)。

他們說，這并不容易。研究人員在發(fā)表于《Additive Manufacturing》雜志上的論文中解釋，金屬和合金整體上無法很好地粘附在硅片上，強度受到影響。還存在熱膨脹不匹配方面的問題。

降低電力成本，拯救地球

Schiffres說，這項發(fā)明切實可行，不僅可以提高電子產品和數(shù)據中心的效率(他稱每年可為數(shù)據中心節(jié)省4.38億美元的電費)，還可以消除因發(fā)電而排放的37億磅二氧化碳，以此拯救地球。

Schiffres聲稱：“它還將減少約1000萬公噸的有毒電子廢物，這足以塞滿25座帝國大廈，那歸功于熱量引起的設備故障率較低。”

快速過熱的圖形處理器尤其會受益。事實上，正是計算機游戲玩家給了團隊設計思路：游戲玩家常常拿掉顯卡上的散熱片蓋子以及其中一層粘膏，以此改善導熱效果。

Schiffres說：“這將意味著高端電子產品、數(shù)據中心和計算密集型程序(比如視頻編輯工具和視頻游戲)將迎來巨大變化。”