دراسة من جامعة بكين ترفع تبريد الرقاقات بالسوائل العازلة إلى 1,570 واط لكل سنتيمتر مربع
قنوات محفورة في الرقاقة تتيح للمبرّد غير الموصل HFE-7100 أن يزيل بالغليان حرارة أكبر بكثير من التصاميم العازلة السابقة، التي بقيت غالبًا دون 1,000 واط لكل سنتيمتر مربع، بحسب ما يفيد المؤلفون في Nature Electronics.
النقاط الرئيسية
- 1يفيد باحثون في جامعة بكين بتحقيق تبريد مدمج للرقاقات باستخدام السائل العازل HFE-7100 يبلغ تدفقًا حراريًا حرجًا يصل إلى 1,570 واط لكل سنتيمتر مربع.
- 2يكتب المؤلفون أن التقنيات السابقة التي تستخدم مبرّدات عازلة كانت في الغالب محدودة بما دون 1,000 واط لكل سنتيمتر مربع، حتى مع التبريد المسبق والضغط المسبق.
- 3يُدخل المشعب الأفقي-العلوي السائل عبر مداخل أفقية ويتيح للبخار الخروج عبر مخارج عمودية.
- 4يقول المؤلفون إن التصميم، المصنوع بتقنية الأنظمة الكهروميكانيكية الدقيقة، يمكن دمجه مع عمليات أشباه الموصلات القياسية.
- 5نُشرت الورقة في Nature Electronics في 7 أكتوبر 2026؛ والنص الكامل متاح خلف جدار دفع.
الخبر كاملًا
وصف باحثون في جامعة بكين تصميمًا للتبريد المدمج للرقاقات يستخدم مبرّدًا عازلًا، أي سائلًا لا يوصل الكهرباء، ويبلغ تدفقًا حراريًا حرجًا يصل إلى 1,570 واط لكل سنتيمتر مربع. ونُشرت الورقة المحكّمة في مجلة Nature Electronics في 7 أكتوبر 2026. والمبرّد المستخدم هو HFE-7100، وهو ينقل الحرارة بعيدًا عبر تحوّله إلى بخار، وهي طريقة تُعرف بالتبريد ثنائي الطور.
ينطلق المؤلفون من مشكلة مألوفة: إذ تزداد الرقاقات صغرًا وقوة باستمرار، ولذلك تزداد أهمية إخراج الحرارة منها. وفي التبريد المدمج تُحفر قنوات موائع دقيقة مباشرة في ركيزة الرقاقة، ما يقرّب السائل من أشد النقاط سخونة. وبحسب الورقة، يمكن لهذا النهج أن يتعامل مع تدفقات حرارية تصل إلى 3,000 واط لكل سنتيمتر مربع عندما يكون الماء هو المبرّد. فالماء يمتص الحرارة ويوصلها جيدًا، لكنه يوصل الكهرباء أيضًا، ولذلك يتعين على المصممين الحرص على تجنب حدوث دارة قصر.
تزيل المبرّدات العازلة هذا الخطر الكهربائي، لكن المؤلفين يكتبون أن التقنيات السابقة التي استخدمتها بقيت في الغالب دون 1,000 واط لكل سنتيمتر مربع، حتى عندما كان السائل مبرّدًا ومضغوطًا مسبقًا. أما تصميمهم فيبلغ 1,570 واط لكل سنتيمتر مربع، بحسب الملخص.
ويعود هذا التحسن إلى ما يسميه الفريق مشعبًا أفقيًا-علويًا (horizontal-up manifold). إذ يدخل السائل عبر مداخل أفقية، ما يساعد المبرّد الجديد على العودة إلى السطح الساخن، ويخرج البخار عبر مخارج عمودية فيُزال بسرعة أكبر. ويُصنع الجهاز بتقنية الأنظمة الكهروميكانيكية الدقيقة (MEMS)، ويقول المؤلفون إن ذلك يعني إمكانية دمجه في عمليات أشباه الموصلات القياسية وتوسيع نطاقه للإلكترونيات المستقبلية. وتقارن الأشكال المدرجة في الورقة التصميم ببنية تحمل اسم SPMC وبتقنيات تبريد ثنائية الطور تمثيلية أخرى، كما تتناول استقرار التشغيل. والمقال الكامل متاح خلف جدار دفع (paywall)؛ ويستند هذا التقرير إلى الملخص والأجزاء المتاحة للعموم من صفحة المقال.
أسهم وي شياو وتشيهو وو بالتساوي في العمل. وتصوّر باي سونغ البحث وهو المؤلف المراسل، وأشرف عليه بالاشتراك مع وي وانغ. ويُدرج المؤلفون ضمن كلية الميكانيكا وعلوم الهندسة، وكلية الدوائر المتكاملة، والمختبر الوطني الرئيسي لتقنيات التصنيع الدقيق والنانوي المتقدمة في جامعة بكين. وجاء التمويل من مصادر منها المؤسسة الوطنية للعلوم الطبيعية في الصين، والبرنامج الوطني الرئيسي للبحث والتطوير في الصين، ومؤسسة بكين للعلوم الطبيعية، ويعلن المؤلفون عدم وجود مصالح متعارضة. وقد استُلمت الورقة في 8 أكتوبر 2025 وقُبلت في 11 سبتمبر 2026. وتتضمن قائمة مراجعها ورقة نُشرت عام 2025 في Nature Electronics لعدد من الباحثين أنفسهم حول قنوات دقيقة بمشعب معزّز بالنفث، مصنّفة لتدفقات حرارية تصل إلى 3,000 واط لكل سنتيمتر مربع.
لماذا يهم
يمكن لتصاميم التبريد المدمج بالماء أن تزيل قدرًا أكبر من الحرارة، لكن لأن الماء يوصل الكهرباء، يتعين على المصممين الاحتياط من دارات القصر. أما المبرّد غير الموصل للكهرباء فيتجنب هذا الخطر، وتفيد هذه الورقة بتصميم عازل يتجاوز مستوى 1,000 واط لكل سنتيمتر مربع الذي بقيت النُّهُج السابقة دونه في الغالب. ولأنه مصنوع بتقنية الأنظمة الكهروميكانيكية الدقيقة، يقول المؤلفون إنه يمكن دمجه مع عمليات أشباه الموصلات القياسية. لكنه لا يزال نتيجة مخبرية: فالجزء المتاح للعموم من الورقة لا يذكر اختبارات على معالجات تجارية أو في منتجات.
التسلسل الزمني
· نُشر
الموضوعات#تبريد الرقاقات#الموائع الدقيقة#الإدارة الحرارية#أشباه الموصلات#جامعة بكين#Nature Electronics
المصادر
يستند هذا الخبر إلى المصادر التالية. اقرأها للاطلاع على السياق الكامل.
