随着对计算需求的日益增长，具有精细间距、高密度互连和多芯片堆叠的2.5D和3D先进封装也在陆续推进。但这种高密度集成系统导致热通量和功率密度显著增加，需要高性能、节能的热管理解决方案来应对这一热挑战。
微流道结构由于具有很高的比表面积，冷却液体与高温壁面发生充分的热交换，具有传热效率高、流体压降低、无噪音等优点。目前应用比较成熟的案例就是作为冷头/冷板对封装芯片外表面进行散热，但是对近Die区域，尤其是在芯片内部进行蚀刻微流道散热的行为在工业界并不多见（至少我没查到相关信息，包括台积电、英特尔）。学术界相关研究较多，但是由于其系统集成复杂性、长期可靠性等问题并未有落地应用。
微流道通常是在很薄的硅片或具有高导热性的材料上用化学刻蚀、离子束切割、光刻电铸等微加工方法，加工出截面尺寸为10~200μm的微流道，通过微泵驱动冷却介质在这些流道中流过，与流道壁面发生热交换。根据微流道蚀刻的位置差异，可以大致分成以下三种：
1、在Interposer上嵌入微流道
在转接板（硅或玻璃基）上刻蚀微流道和加工 TSV，芯片通过倒装焊的方式直接与转接板互联。该工艺的优势是将微流道和 TSV 等复杂结构转移至转接板上，不需要对芯片做进一步加工。但是距离发热核心还是比较远，冷却能力有限。
2、在芯片背面嵌入微流道
在芯片本身上加工微流道和 TSV 结构，芯片间通过三维堆叠方式集成。该方案可以避免引入多层转接板，保证封装体外形更加紧凑，但是对芯片加工能力的要求高。
3、3D IC层间冷却
在三维堆叠的芯片之间插入冷却层，以芯片-冷却层交替堆叠的方式，减少芯片表面向外界散热过程中所遭遇的热阻。在所有的散热概念中，层间冷却是唯一一种可以随芯片堆栈中芯片数量的增加而扩展的方法，因此可以实现极端的3D集成。
嵌入式微流道的应用难点在哪里？
(1) 微流道加工的精度与复杂性
几何尺寸控制：微流道的宽度和深度通常在微米量级，制造过程中需要高精度的刻蚀和对准工艺。
非均匀性问题：在大面积基板上加工微流道时，刻蚀深度可能存在非均匀性，影响流体流动和散热性能。
(2) TSV与微流道的集成
热-流体耦合设计：TSV和微流道的集成需要同时满足电性能和热管理的要求，设计和制造难度较大。
机械应力问题：TSV和微流道的加工会引入机械应力，可能导致芯片开裂或失效。
(3) 微流道封盖与键合
无泄漏键合：微流道封盖层的键合需要确保无液体泄漏，同时保持高机械强度。
热膨胀系数失配：不同材料（如硅和玻璃）之间的热膨胀系数差异可能导致键合界面失效。
(4) 冷却液的选择与兼容性
冷却液的腐蚀性：某些冷却液可能对微流道材料（如硅或金属）产生腐蚀，影响系统可靠性。
流体压力控制：冷却液的流动需要精确控制压力和流速，以避免微流道堵塞或系统损坏。
(5) 制造成本与良率
高制造成本：微通道的尺寸通常在微米甚至纳米级别，其制造需要高精度的加工工艺和设备，如光刻、蚀刻、微机电系统（MEMS）技术等，导致制造成本大幅增加。
低制造良率：制作过程中可能出现微流道堵塞、泄漏或对准偏差等问题，降低良率。
(6) 热管理性能与系统复杂性
嵌入微流道的3D IC需要与外部液冷系统（如泵、阀门和热交换器）集成，增加了系统设计难度。
(7) 长期可靠性
长期运行中会存在流体泄漏、腐蚀和颗粒堵塞风险。
