Studie Pekingské univerzity posouvá chlazení čipů dielektrickou kapalinou na 1 570 wattů na čtvereční centimetr

Vědci z Pekingské univerzity popsali řešení vestavěného chlazení čipů (embedded cooling), které využívá dielektrické chladivo, tedy kapalinu nevodící elektrický proud, a dosahuje kritického tepelného toku (critical heat flux) až 1 570 wattů na čtvereční centimetr. Recenzovaný článek vyšel v Nature Electronics 7. října 2026. Chladivem je HFE-7100, které odvádí teplo tím, že se mění v páru – tato metoda se nazývá dvoufázové chlazení.

Autoři vycházejí ze známého problému: čipy jsou stále menší a výkonnější, a odvod tepla z nich je proto stále důležitější. Při vestavěném chlazení se mikrofluidní kanály leptají přímo do substrátu čipu, takže se kapalina dostane blízko k nejteplejším místům. Podle článku tento přístup dokáže zvládnout tepelné toky až 3 000 W na čtvereční centimetr, je-li chladivem voda. Voda dobře pohlcuje i vede teplo, ale vede také elektrický proud, takže konstruktéři musejí dbát na to, aby nedošlo ke zkratu.

Dielektrická chladiva toto elektrické riziko odstraňují, autoři však píšou, že dřívější techniky s jejich využitím často zůstávaly pod hranicí 1 000 W na čtvereční centimetr, a to i tehdy, když byla kapalina předem ochlazena a natlakována. Jejich řešení podle abstraktu dosahuje 1 570 W na čtvereční centimetr.

Zlepšení přináší prvek, který tým nazývá „horizontal-up manifold“ (rozdělovač). Kapalina vstupuje vodorovnými vstupy, což pomáhá čerstvému chladivu proudit zpět k zahřátému povrchu, a pára odchází svislými výstupy, takže je odváděna rychleji. Zařízení je vyrobeno technologií mikroelektromechanických systémů (MEMS) a autoři říkají, že díky tomu je lze začlenit do standardních polovodičových procesů a škálovat pro budoucí elektroniku. Obrázky uvedené v článku srovnávají řešení se strukturou označenou SPMC a s dalšími reprezentativními technologiemi dvoufázového chlazení a zabývají se také provozní stabilitou. Plný text článku je za paywallem; tato zpráva vychází z abstraktu a veřejně viditelných částí stránky článku.

Wei Xiao a Zhihu Wu přispěli k práci stejným dílem. Bai Song výzkum navrhl a je korespondujícím autorem; vedl jej spolu s Wei Wang. Autoři jsou uvedeni pod Fakultou mechaniky a inženýrských věd, Fakultou integrovaných obvodů a Národní klíčovou laboratoří pokročilých technologií mikro- a nanovýroby Pekingské univerzity. Financování pocházelo mimo jiné z Národní nadace přírodních věd Číny, Národního klíčového programu výzkumu a vývoje Číny a Pekingské nadace přírodních věd; autoři prohlašují, že nemají žádný střet zájmů. Redakce článek obdržela 8. října 2025 a přijala jej 11. září 2026. Jeho seznam literatury obsahuje článek z roku 2025 v Nature Electronics od několika stejných výzkumníků o mikrokanálech s rozdělovačem posíleným tryskami (jet-enhanced manifold microchannels), dimenzovaných na tepelné toky až 3 000 W na čtvereční centimetr.