Studie från Peking-universitetet driver chipkylning med dielektrisk vätska till 1 570 watt per kvadratcentimeter

Forskare vid Peking-universitetet har beskrivit en konstruktion för inbäddad chipkylning som använder en dielektrisk kylvätska, alltså en vätska som inte leder elektricitet, och som når ett kritiskt värmeflöde på upp till 1 570 watt per kvadratcentimeter. Den referentgranskade artikeln publicerades i Nature Electronics den 7 oktober 2026. Kylvätskan är HFE-7100, och den för bort värme genom att övergå till ånga, en metod som kallas tvåfaskylning.

Författarna utgår från ett välkänt problem: chip blir allt mindre och kraftfullare, så det blir allt viktigare att få ut värmen ur dem. Vid inbäddad kylning etsas mikrofluidiska kanaler direkt in i chipets substrat, vilket för vätskan nära de hetaste punkterna. Enligt artikeln kan detta tillvägagångssätt hantera värmeflöden på upp till 3 000 W per kvadratcentimeter när vatten används som kylvätska. Vatten tar upp och leder värme bra, men det leder också elektricitet, så konstruktörer måste se till att undvika kortslutningar.

Dielektriska kylvätskor tar bort den elektriska risken, men författarna skriver att tidigare tekniker med sådana vätskor ofta har begränsats till under 1 000 W per kvadratcentimeter, även när vätskan kylts ned och trycksatts i förväg. Deras konstruktion når 1 570 W per kvadratcentimeter, enligt sammanfattningen.

Förbättringen kommer från det som forskarlaget kallar en horisontell-uppåt-manifold (horizontal-up manifold). Vätskan kommer in genom horisontella inlopp, vilket hjälper färsk kylvätska att flöda tillbaka till den uppvärmda ytan, och ångan lämnar via vertikala utlopp så att den förs bort snabbare. Komponenten tillverkas med teknik för mikroelektromekaniska system (MEMS), och författarna säger att det innebär att den kan byggas in i vanliga halvledarprocesser och skalas upp för framtidens elektronik. Figurer som listas i artikeln jämför konstruktionen med en struktur märkt SPMC och med andra representativa tekniker för tvåfaskylning, och tar även upp driftstabilitet. Hela artikeln ligger bakom en betalvägg; denna rapport bygger på sammanfattningen och de offentligt synliga delarna av artikelsidan.

Wei Xiao och Zhihu Wu bidrog lika mycket till arbetet. Bai Song tog initiativ till forskningen och är korresponderande författare, och han handledde den tillsammans med Wei Wang. Författarna anges vid Peking-universitetets fakultet för mekanik och ingenjörsvetenskap, dess fakultet för integrerade kretsar och dess nationella nyckellaboratorium för avancerad mikro- och nanotillverkningsteknik. Finansieringen kom bland annat från Kinas nationella naturvetenskapliga stiftelse, Kinas nationella nyckelprogram för forskning och utveckling och Beijings naturvetenskapliga stiftelse, och författarna uppger att de inte har några konkurrerande intressen. Artikeln mottogs den 8 oktober 2025 och accepterades den 11 september 2026. Dess referenslista innehåller en artikel från 2025 i Nature Electronics av flera av samma forskare om jetförstärkta manifold-mikrokanaler avsedda för värmeflöden på upp till 3 000 W per kvadratcentimeter.