据美国国家可再生能源实验室 (NREL) 网站报道,NREL和斯坦福大学合作的项目“探索极端热通量应用的冷却极限(Exploring the Limits of Cooling for Extreme Heat Flux Applications)”,正在改变数据中心和电力电子设备芯片热管理的现状。斯坦福大学正在开发的新型冷却技术,即极端热通量微冷却器(EHFμ-Cooler) ,得到了 NREL 在热管理技术实验可靠性评估上的支持。EHFμ-Cooler 能够显著降低器件温度,通过耗散超过 1 kW/cm2 的热通量来冷却电子设备。
在名为“Tech-to-Market (T2M) Analysis of Extreme Heat Flux (EHF) μ-Cooler”的EHFμ-Cooler 市场调研文件中,我们了解到,EHFμ-Cooler的概念与市场应用趋势相吻合。具体来说,斯坦福大学预测,热流量接近或超过1 kW/cm2的功率半导体和数据中心电子器件非常适合这项技术。
文件指出,在功率转换应用中,特别是宽带隙 (WBG) 器件(例如 SiC、GaN 等),器件的击穿电压在升高,耐温要求在提高,高的切换速度,被动元件和封装尺寸在减小,这些改变带来的高功率密度问题为EHFμ-Cooler的应用提供机会。
当前和未来功率半导体热通量的变化趋势
同时,文件中展示了一张极端热通量微冷却器(EHFμ-Cooler)的剖面图,结合项目的公开信息,我们得知,斯坦福大学正在开发的极端热通量微冷却器(EHFμ-Cooler),采用一种新型的液体芯吸薄膜蒸发器,带有微通道来引导液体和产生的蒸汽,使其在可控的压降下提高了热去除率。
极热通量微冷却器(EHFμ-Cooler)的结构示意图
在极端热通量微冷却器(EHFμ-Cooler)的剖面图中被特别指出的CIO液体芯吸薄膜,是一种基于多孔铜反蛋白石(CIO)结构的新型毛细吸液芯,其高度有序的连续多孔微观形态,对液体具有高渗透性,可用于Vapor Chamber。