從人工智慧(AI)晶片和超大規模資料中心,到航空航太應用,以及所有整合到電動車中的元件,這些處理密集型應用正在產生大量的熱量,而傳統的熱管理技術已無法應對處理這些熱空氣的挑戰。最近,麻省理工學院(MIT)的一個分支機搆提出了一種冷卻電子元件的新方法。

20190912NT32P1 用於冷卻AI處理器的JetCool模組。

經過近5年的開發,新創公司JetCool Technologies憑藉其微對流冷卻技術進入業界視野。該公司執行長Bernie Malouin表示,這項技術採用的小型液體噴射器可直接整合到電子元件中。

Malouin表示,與截至目前最先進的技術相比,JetCool的液體噴射器可以放置在鄰近熱量產生的位置,這將使冷卻效率提高十倍。這家新創公司還聲稱,在航空航太應用領域,其產品尺寸與重量都具有其優勢。

Maloiun說,微對流冷卻也被吹捧為提供了目前冷卻技術90%的性能,因為它可以作為散熱器並整合在矽基板上,而不需要外來半導體材料或複雜的編碼。

JetCool於今年1月從麻省理工學院分拆出來,旨在利用其200萬美元的投資進行技術開發以應對日益增長的冷卻需求,例如,來自資料中心、機器學習和其他運算密集型工作負載的處理壓力。Malouin還指出,隨著越來越多的元件被整合到設計中,使得電力管理系統不堪負荷,電動車同樣需要更有效的冷卻技術。

「人們正在探尋冷卻的極限,」Malouin在接受採訪時指出。JetCool在今年的波士頓國際微波研討會上推出了微對流冷卻方法,被評為該活動的「Next Top Startup」。

JetCool的目標是將其技術用於軍事和航空航太應用,如用於功率放大器和射頻元件;在電動車應用中用於功率逆變器和資訊娛樂控制台;同時還用於光纖網路和5G發射器等無線應用。

20190912NT32P2 JetCool的液冷法蘭(liquid-cooled flange)適用於航空航太功率放大器等主動元件。

擴展這一冷卻技術應用規模的最佳機會目前看來是企業資料中心,這些資料中心越來越多地採用圖形處理器(通常與CPU相結合)、新興的AI晶片,以及ASIC。隨著企業推出更多分散式應用程式,所有這些元件都被用來滿足越來越苛刻的負載需求。

許多案例說明這種不斷增長的負載需求導致功率密度水準增加了一倍或兩倍,這使得資料中心營運商不得不尋找新的方法來為伺服器機架散熱。

隨著熱量產生和功率消耗的飆升,當前的熱管理方法都會造成電子元件的重量和體積增加,JetCool的新散熱方法說明了業界對電子元件冷卻技術的不斷深入探索。

麻省理工學院於2012年就啟動了微對流冷卻技術的研究工作。同年,美國國防高等研究計劃署(DARPA)啟動了一項名為Intrachip/Interchip Enhanced Cooling的相關計畫。這項計畫也稱為ICECool,它研究嵌入式熱管理技術,包括在基板、晶片或封裝內部整合微流體冷卻技術,而且將新的熱管理技術融入晶片設計流程之中也是其目標之一。

(參考原文: On-Chip Cooling Emerges to Take the Heat,by George Leopold)

本文同步刊登於EE Tiawan 9月號雜誌