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新型传热技术[4]: 美国DARPA热管理计划“ICECool方案”

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发表于 2020-9-15 10:11:34 | 显示全部楼层 |阅读模式
国防高级研究计划局目前正在进行研究并致力于为微电子设备的热管理开发一种嵌入式冷却的新范例。这项工作始于近结热传输(NJTT)研究,并在热管理技术(TMT)程序中开发高级远程冷却的基础上,向嵌入式冷却过渡的范例。嵌入式冷却的全面实施包括芯片内/芯片间强化冷却(ICECool)计划的两个工作:ICECool基础和ICECool应用。
为此,本栏目“原创报道”将在上期《美国DARPA计划“ICECool背景技术”》基础上,从ICECool方案角度继续报道美国DARPA芯片强化冷却(ICECool)计划。
DARPA的芯片内 / 芯片间增强冷却(ICECool)计划从NJTT停下来的地方接手,专注于全面实施新的嵌入式冷却范例。ICECool将探索突破性的热技术,这些技术将减轻军用电子系统运行中的热限制,同时显着减小尺寸,重量和功耗(SWaP)。ICECool的概念芯片如图1所示。ICECool的总体愿景是使热管理与功能设计和电源分配处于同等地位,并利用嵌入式热管理来增强军用电子系统的性能。
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图1. ICECool的概念芯片
ICECool将涉及使用高导热率材料和热电材料来创建丰富的微/纳米热互连网格,以将片上热点连接到对流和蒸发冷却的微通道。这种内部/内部芯片增强的冷却方法将需要与3D芯片堆栈,2.5D构造和平面阵列中出现的均质和异质集成的材料,制造过程和热管理需求兼容。
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图2. ICECool芯片内冷却方法演示
图2中所示的芯片内方法将涉及直接在芯片中制造微孔和微通道[5,6],而图3中所示的芯片间方法将利用三维堆叠中芯片之间的微间隙[7]作为冷却通道。除了包括适当的无源和/或有源热互连网格之外,还希望将芯片内和芯片间方法与通硅和/或“盲”微孔相结合,将赋予热管理功能。这些微通道和/或微孔将需要集成到流体分配网络中,将冷却的流体输送到芯片,并提取加热的液体和蒸汽的混合物,以输送到环境冷却的散热器。此外,将需要片上微型阀(恒温或数字控制)来调节冷却液的流量,并确保最有效地利用其潜在的和合理的冷却能力。ICECool计划包含两个相关的重点:ICECool基础和ICECool应用程序。
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图3. ICECool芯片间冷却方法演示
以上内容由东南大学电子科学与工程学院刘旭副教授根据文献[1]翻译,热管理联盟编辑部整理校对而成。
参考文献
1. Bar-Cohen, A. & Maurer, J.J. & Felbinger,J.G.. Darpa's intra/interchip enhanced cooling (icecool) program. International Conference on CompoundSemiconductor Manufacturing Technology, CSMANTECH 2013. 171-174.

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中国热管理产业技术创新战略联盟 原创发布

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