پژوهش دانشگاه پکن خنک‌سازی تراشه با سیال دی‌الکتریک را به 1,570 وات بر سانتی‌متر مربع رساند

پژوهشگران دانشگاه پکن طرحی برای خنک‌سازی تعبیه‌شدهٔ تراشه توصیف کرده‌اند که از یک خنک‌کنندهٔ دی‌الکتریک، یعنی سیالی که الکتریسیته را هدایت نمی‌کند، استفاده می‌کند و به شار حرارتی بحرانی تا 1,570 وات بر سانتی‌متر مربع می‌رسد. این مقالهٔ داوری‌شده در 7 اکتبر 2026 در Nature Electronics منتشر شد. خنک‌کننده HFE-7100 است و گرما را با تبدیل شدن به بخار دور می‌کند؛ روشی که خنک‌سازی دوفازی نام دارد.

نویسندگان از مسئله‌ای آشنا آغاز می‌کنند: تراشه‌ها پیوسته کوچک‌تر و قدرتمندتر می‌شوند، بنابراین بیرون کشیدن گرما از آن‌ها روزبه‌روز اهمیت بیشتری پیدا می‌کند. در خنک‌سازی تعبیه‌شده، کانال‌های میکروسیالی مستقیماً در زیرلایهٔ تراشه حکاکی می‌شوند و این کار مایع را به داغ‌ترین نقاط نزدیک می‌کند. به گفتهٔ مقاله، این رویکرد وقتی آب خنک‌کننده باشد می‌تواند شارهای حرارتی تا 3,000 وات بر سانتی‌متر مربع را مدیریت کند. آب گرما را به‌خوبی جذب و هدایت می‌کند، اما الکتریسیته را نیز هدایت می‌کند، از این رو طراحان باید مراقب باشند تا از اتصال کوتاه جلوگیری کنند.

خنک‌کننده‌های دی‌الکتریک این خطر الکتریکی را از میان برمی‌دارند، اما نویسندگان می‌نویسند که فناوری‌های پیشین مبتنی بر آن‌ها اغلب زیر 1,000 وات بر سانتی‌متر مربع محدود مانده‌اند، حتی وقتی سیال از پیش خنک و تحت فشار قرار گرفته بود. به گفتهٔ چکیده، طرح آن‌ها به 1,570 وات بر سانتی‌متر مربع می‌رسد.

این بهبود از چیزی ناشی می‌شود که تیم آن را منیفولد افقی-رو به بالا (horizontal-up manifold) می‌نامد. مایع از ورودی‌های افقی وارد می‌شود که به بازگشت خنک‌کنندهٔ تازه به سطح داغ کمک می‌کند، و بخار از خروجی‌های عمودی خارج می‌شود تا سریع‌تر تخلیه شود. این دستگاه با فناوری سامانه‌های میکروالکترومکانیکی (MEMS) ساخته شده و نویسندگان می‌گویند این بدان معناست که می‌توان آن را در فرایندهای استاندارد نیمه‌رسانا گنجاند و برای الکترونیک آینده مقیاس‌پذیر کرد. شکل‌های فهرست‌شده در مقاله این طرح را با ساختاری با برچسب SPMC و با دیگر فناوری‌های شاخص خنک‌سازی دوفازی مقایسه می‌کنند و پایداری عملیاتی را نیز پوشش می‌دهند. متن کامل مقاله پشت دیوار پرداخت (paywall) قرار دارد؛ این گزارش بر پایهٔ چکیده و بخش‌های عمومی قابل مشاهدهٔ صفحهٔ مقاله تهیه شده است.

وی شیائو و ژیهو وو سهم برابری در این کار داشتند. بای سونگ پژوهش را طراحی کرد و نویسندهٔ مسئول است و همراه با وی وانگ بر آن نظارت داشت. نویسندگان ذیل دانشکدهٔ مکانیک و علوم مهندسی، دانشکدهٔ مدارهای مجتمع و آزمایشگاه ملی کلیدی فناوری پیشرفتهٔ ساخت میکرو و نانو در دانشگاه پکن معرفی شده‌اند. تأمین مالی از منابعی از جمله بنیاد ملی علوم طبیعی چین، برنامهٔ ملی کلیدی تحقیق و توسعهٔ چین و بنیاد علوم طبیعی پکن انجام شده و نویسندگان اعلام کرده‌اند که هیچ تعارض منافعی ندارند. مقاله در 8 اکتبر 2025 دریافت و در 11 سپتامبر 2026 پذیرفته شد. فهرست منابع آن شامل مقاله‌ای از سال 2025 در Nature Electronics به قلم چند تن از همین پژوهشگران دربارهٔ میکروکانال‌های منیفولدی تقویت‌شده با جت است که برای شارهای حرارتی تا 3,000 وات بر سانتی‌متر مربع ارزیابی شده‌اند.