[圖]科學家研發銅塗層技術:比傳統散熱器更高效

總所周知,散熱片是 PC 冷卻技術的主要組成部分。被動式和主動式散熱都會使用到均熱片(heatspreaders)和散熱片(heatsinks),不過科研團隊近日發現了一種看起來更好、更個性化、更時尚的解決方案。

[圖]科學家研發銅塗層技術:比傳統散熱器更高效

該團隊由伊利諾伊大學厄巴納-香檳分校(UIUC)和加利福尼亞大學伯克利分校(UC Berkeley)的專家組成,在論文《High-efficiency cooling via the monolithic integration of copper on electronic devices》(通過在電子設備上單片集成銅實現高效冷卻)中描述了他們的實驗和發現。

新的銅敷形塗層技術的亮點在於它在設備中佔用的物理空間很小,並且比當前的銅散熱器效率更高。研究人員證明每單位體積的功率增加了 740%。

該論文的主要作者、UIUC 博士 Tarek Gebrael 解釋說傳統散熱器存在三個主要問題。首先,目前最先進的散熱片使用的奇特高效導電材料價格昂貴且難以擴大規模。 Gebrael 提到了包含鑽石的散熱器作為一種競爭技術,清楚地說明了他的觀點。

其次,傳統設計將均熱片和散熱片串聯在一起,“在許多情況下,大部分熱量是在電子設備下方產生的,”Gebrael 感嘆道。第三,最好的均熱片不能直接安裝到電子設備上,而是需要熱界面材料,從而抑制最佳性能。


均熱片和散熱片的區別

均熱片頂部有個大而平坦的表面,他們沒有風扇,也沒有鰭。不是通過強制空氣冷卻,而是將散熱器直接壓在另一個大平面上,並允許熱量從小型散熱器傳遞到更大的金屬表面。均熱片本身不會冷卻 CPU,它們只會將熱量傳遞到另一個可以安全地從處理器散發出去的物體。均熱片非常適合預期在極端衝擊和振動下運行的系統,或需要完全密封在容器內以保護其免受環境影響的系統。

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▲ 上圖中右側為均熱片,左側為散熱片

散熱片則是一種傳統的冷卻解決方案,它可以最大化表面積(使用散熱片或鰭)和氣流(使用風扇),以將熱量從處理器散發到周圍的空氣中。帶有內置冷卻風扇的散熱器是一種簡單、輕便且完全獨立的冷卻解決方案。根據可用的氣流,它們通常可以勝過類似尺寸的散熱器。


那麼,新技術如何解決當前散熱方法的上述所有缺點呢?新的散熱器塗層覆蓋了整個設備,創造了一個大的冷卻表面積。

[圖]科學家研發銅塗層技術:比傳統散熱器更高效

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[圖]科學家研發銅塗層技術:比傳統散熱器更高效

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在論文中寫道:

該方法首先在設備上塗上一層聚(2-氯對二甲苯)(聚對二甲苯)(聚對二甲苯 C)的電絕緣層,然後塗上一層銅的保形塗層。

與現有技術相比,這使得銅可以靠近發熱元件,消除對熱界面材料的需求,並提供更好的冷卻性能。

這種塗層技術消除了任何大面積的銅或鋁露頭,因此它是一種更緊湊的解決方案,可以將熱量從快速運行的處理器和內存中吸走。據研究人員稱,薄的保形塗層和沒有笨重的傳統散熱器可提供更高的單位體積功率,最高可提高 740%。

Gebrael 表示:““與使用傳統的液冷或風冷散熱器相比,當您使用我們的塗層時,您可以在相同體積內堆疊更多印刷電路板”。研究人員接下來計劃驗證塗層的耐久性,這是行業接受度的重要一步。此外,研究人員計劃在浸入式冷卻和高壓環境中進行測試。在最初的測試中,研究人員使用了“簡單”的 PCB,但他們希望在“全尺寸電源模塊和 GPU 卡”等運行較熱的電子設備上擴大對冷卻技術的測試。