韩国科学家研发液冷技术 室温水直接降温半导体 冷却性能达此前纪录10倍

韩国科学技术院（KAIST）科学家开发出一种新型液冷技术，可利用室温水从内部直接为高热通量半导体芯片降温。据最新一期《能量转换与管理》杂志发表的论文，该技术的冷却性能指数达到此前纪录的10倍，有望为高热通量电子系统提供高效散热方案。

技术特点：室温水内部直冷 效率显著提升

传统散热方式通常依赖外部冷板或风扇，而新技术将冷却介质直接引入芯片内部结构，利用室温水实现热量传输。冷却性能指数是衡量散热效率的核心指标，该指数达到此前纪录的10倍，意味着相同工况下散热能力提升一个数量级。

“这项技术有望解决一系列高热通量电子系统的散热难题。”——研究团队在论文中表示。

潜在应用：AI数据中心能效提升

高热通量半导体芯片在AI数据中心中大量使用，其工作产生的热量常导致性能下降和能耗增加。研究指出，新液冷技术可有效缓解热瓶颈，对提升下一代AI数据中心的能效具有实际意义。

• 高热通量半导体芯片：单位面积热功率密度极高的芯片，常见于高性能计算节点。
• 该技术若应用于实际数据中心，可能显著降低冷却系统能耗，从而减少整体运营成本。

新型微通道冷却装置实现超2000瓦/平方厘米散热，性能较此前结果提升约10倍

随着AI芯片性能持续提升，其发热量急剧增加，传统空气冷却与外部铜散热片逐渐逼近物理极限。研究团队近期开发出一款可直接嵌入硅芯片内部的3D流形微通道冷却装置，可在超过2000瓦/平方厘米的极端发热条件下，将芯片温度保持在100℃以下。

设计逻辑：多入口多出口分流，降低流动阻力

传统液冷装置中，冷却液需穿过比发丝还细的微通道，从芯片一端“长途跋涉”到另一端，长距离增加了流动阻力，需要更大泵送功率。新开发的微通道结构则通过多个入口分配冷却液，再由多个出口统一收集，类似物流网络中设置多个配送中心以缩短运距。这一设计使冷却液在每个通道内仅需流动极短距离，流动阻力骤降，所需泵送压力大幅减小，同时在整块芯片上的供给更为均匀，有助于维持高度一致的温度分布。

性能指数达106000，是此前结果的约10倍

测试结果显示，在相同的升温条件下，该冷却系统的性能指数高达106000，约是2020年《自然》杂志报道的此前结果（约10000）的10倍。

冷却剂仅用普通室温水，不依赖额外改造

值得注意的是，此次冷却性能的提升不依赖相变冷却、表面改性或昂贵材料，冷却剂使用的就是普通室温水。这一特征降低了实际部署的门槛与成本。