熱管制造技術(shù)給高性能芯片“退燒”

近日，記者從中國科學(xué)院金屬研究所獲悉，該所聯(lián)合白俄羅斯科學(xué)院、江西耐樂銅業(yè)有限公司，近日研發(fā)出一種基于電化學(xué)沉積增材制造的新型熱管制造技術(shù)。這項技術(shù)一舉攻克了Ω槽道熱管內(nèi)部“梯度多孔銅吸液芯”難以原位成形的難題，為高性能芯片散熱提供了關(guān)鍵材料支撐。

在新一代人工智能、大數(shù)據(jù)、云計算等產(chǎn)業(yè)高速發(fā)展的背景下，高性能芯片算力需求呈指數(shù)級增長，功耗大幅攀升。由于芯片封裝尺寸不斷縮小，使得熱流密度急劇升高，狹小空間內(nèi)的散熱問題成為制約算力釋放與系統(tǒng)可靠性的關(guān)鍵問題。

當(dāng)前，截面像希臘字母Ω的新型槽道熱管，被認(rèn)為是下一代高性能電子散熱的重要發(fā)展方向。其弧形結(jié)構(gòu)能產(chǎn)生更強的吸力，等效導(dǎo)熱能力理論上可達(dá)純銅的數(shù)百倍至千倍。

但Ω槽道形狀復(fù)雜，內(nèi)部空間狹窄，用傳統(tǒng)粉末燒結(jié)或機械加工方法無法在里面“雕”出這種梯度多孔結(jié)構(gòu)。

研究團隊另辟蹊徑，將Ω銅管泡在特制的銅鹽溶液里，用電鍍方法，讓銅離子在槽道表面一層一層“生長”出來。通過精準(zhǔn)控制電流和時間，銅離子在電場作用下持續(xù)沉積、生長，如同一片不斷生長的“銅珊瑚”。

這種“種”出來的梯度吸液芯性能優(yōu)異，毛細(xì)吸力是傳統(tǒng)銅粉燒結(jié)結(jié)構(gòu)的2倍，極大降低了“燒干”風(fēng)險；而裝配這種新吸液芯的Ω槽道熱管，單管可散熱的功率比傳統(tǒng)直槽管提高了1倍。該工藝無需二次組裝，一步完成梯度吸液芯與Ω槽道的牢固結(jié)合，解決了傳統(tǒng)燒結(jié)或填充工藝中結(jié)構(gòu)匹配性差、界面熱阻高等問題。

這項突破為AI算力中心、5G基站、電動汽車等高熱流密度電子器件的熱管理提供了新的技術(shù)方案。