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JetCool研發新型微對流晶片冷卻系統

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科技產業資訊室 - 陳品蓁 發表於 2019年7月11日

圖、JetCool研發新型微對流晶片冷卻系統

從AI晶片和大規模的數據中心,到航太領域的應用和電動汽車中的積體設備,皆會因為裝載密集處理器而產生更多熱。鑒於傳統的控熱技術並不能和所有的熱空氣同步流動,因此由MIT團隊出身的JetCool Technology研發出新的冷卻系統。
 
這種稱為微對流冷卻(micro-convective cooling)技術的冷卻系統,流量小,噴射直徑小於1毫米,高速且直接瞄準表面,加上重量輕,不使用任何金屬及樹脂,能夠產生非常高的對流熱傳遞係數(heat transfer coefficients, △h)。
 
該系統作用的原理為邊界層抑制(Boundary Layer Suppression),當該微噴射直接射在熱源表面上時,射流的動量抑制了表面處的熱邊界層,並且在衝擊區域中產生非常高的對流熱傳遞係數。這種只在需要的地方冷卻的做法,可以避免典型疊層造成許多附加層和熱阻的產生,如此一來,也降低了系統整體的熱阻。
 
JetCool的目標是軍事與航太應用領域,而目前可適用的範圍包括:無孔凸緣的放大器法蘭(Amplifier Flanges)、絕緣柵雙極電晶體(Insulated Gate Bipolar Transistor, IGBT)、雷射二極體(Laser Diodes)、CPU、GPU、專用積體電路(Application-specific integrated circuit, ASIC)等元件上。
 
JetCool的團隊在2008年曾經發表一篇論文,內容提及,透過設計適當尺寸的耦合液滴(coupled droplet pairs),能夠作為促進表面張力(surface tension)成為主導的作用,並創造雙穩態的毛細管開關(bi-stable capillary switches),而且這種開關可以透過不同的方式,例如壓力脈衝或電力,而進行啟動。JetCool團隊為了達到這個目的,便設計一種過量填充鐵磁流體,並且以線圈包圍來產生磁場,藉此產生一種帶電磁啟動的毛細管開關。
 
JetCool目前正在為這個新的冷卻系統申請專利,該公司並宣稱其對流熱傳遞係數可以比現有技術高10倍。當熱量的產生以及功率的消耗日漸成為大家關注的焦點之後,改良電子產品的冷卻系統,以達到更輕巧、更節能的系統,也成為許多研究人員計畫進行的目標。
 
許多案例都顯示,數據中心營運商會因為功率密度增加了一或三倍,而尋找新的方法來降低機器設備所產生的熱。此時,JetCool的冷卻技術也提供企業在AI晶片及ASIC上一種新的支持工具,尤其當這些數據中心有越來越多與CPU結合的GPU圖形處理器,以及負載更多工作量的應用程式。(789字)
 
 
參考資料:
On-Chip Cooling Emerges to Take the Heat. EE Times. 07.08.19
Our Cooling Technology
Electromagnetic Activation of Capillary Switches. Research Gate. January 2008


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