Studie van de Universiteit van Peking drijft chipkoeling met diëlektrische vloeistof op tot 1.570 watt per vierkante centimeter

Onderzoekers van de Universiteit van Peking hebben een ontwerp voor ingebedde chipkoeling (embedded cooling) beschreven dat een diëlektrisch koelmiddel gebruikt, een vloeistof die geen elektriciteit geleidt, en dat een kritische warmteflux (critical heat flux) van tot 1.570 watt per vierkante centimeter haalt. Het peer-reviewed artikel verscheen op 7 oktober 2026 in Nature Electronics. Het koelmiddel is HFE-7100; het voert warmte af doordat het verdampt, een methode die bekendstaat als tweefasenkoeling.

De auteurs gaan uit van een bekend probleem: chips worden steeds kleiner en krachtiger, waardoor het afvoeren van warmte steeds belangrijker wordt. Bij ingebedde koeling worden microfluïdische kanalen rechtstreeks in het chipsubstraat geëtst, waardoor de vloeistof dicht bij de heetste plekken komt. Volgens het artikel kan deze aanpak warmtefluxen tot 3.000 W per vierkante centimeter aan wanneer water als koelmiddel dient. Water neemt warmte goed op en geleidt die goed, maar geleidt ook elektriciteit, dus ontwerpers moeten opletten om kortsluiting te voorkomen.

Diëlektrische koelmiddelen nemen dat elektrische risico weg, maar de auteurs schrijven dat eerdere technieken daarmee vaak beperkt bleven tot onder 1.000 W per vierkante centimeter, zelfs wanneer de vloeistof vooraf werd gekoeld en onder druk gezet. Hun ontwerp haalt volgens de abstract 1.570 W per vierkante centimeter.

De winst komt van wat het team een „horizontal-up manifold” noemt. Vloeistof komt binnen via horizontale inlaten, wat vers koelmiddel helpt terug te stromen naar het verwarmde oppervlak, en damp verlaat het systeem via verticale uitlaten, zodat die sneller wordt afgevoerd. Het apparaat wordt gemaakt met technologie voor micro-elektromechanische systemen (MEMS), en de auteurs zeggen dat het daardoor in standaard halfgeleiderprocessen kan worden ingebouwd en kan worden opgeschaald voor toekomstige elektronica. Figuren die in het artikel worden vermeld, vergelijken het ontwerp met een structuur met de aanduiding SPMC en met andere representatieve technologieën voor tweefasenkoeling, en behandelen ook de operationele stabiliteit. Het volledige artikel zit achter een betaalmuur (paywall); dit bericht is gebaseerd op de abstract en de openbaar zichtbare delen van de artikelpagina.

Wei Xiao en Zhihu Wu leverden een gelijke bijdrage aan het werk. Bai Song bedacht het onderzoek en is de corresponderende auteur; hij begeleidde het samen met Wei Wang. De auteurs staan vermeld bij de Faculteit Mechanica en Technische Wetenschappen, de Faculteit Geïntegreerde Schakelingen en het Nationaal Kernlaboratorium voor Geavanceerde Micro- en Nanofabricagetechnologie van de Universiteit van Peking. Financiering kwam onder meer van de Nationale Stichting voor Natuurwetenschappen van China, het Nationale Kernprogramma voor Onderzoek en Ontwikkeling van China en de Natuurwetenschappelijke Stichting van Beijing, en de auteurs verklaren geen concurrerende belangen te hebben. Het artikel werd ontvangen op 8 oktober 2025 en geaccepteerd op 11 september 2026. De referentielijst bevat een artikel uit 2025 in Nature Electronics van meerdere van dezelfde onderzoekers over manifold-microkanalen met jetversterking (jet-enhanced), berekend op warmtefluxen tot 3.000 W per vierkante centimeter.