Дослідження Пекінського університету довело охолодження чипів діелектричною рідиною до 1 570 Вт на квадратний сантиметр

Дослідники з Пекінського університету описали конструкцію вбудованого охолодження чипів із діелектричним холодоагентом — рідиною, що не проводить електричний струм, — яка досягає критичного теплового потоку до 1 570 Вт на квадратний сантиметр. Рецензовану статтю опубліковано в Nature Electronics 7 жовтня 2026 року. Холодоагентом слугує HFE-7100, який відводить тепло, перетворюючись на пару, — цей метод називають двофазним охолодженням.

Автори відштовхуються від відомої проблеми: чипи стають дедалі меншими й потужнішими, тож відведення тепла від них важить дедалі більше. За вбудованого охолодження мікрофлюїдні канали витравлюють безпосередньо в підкладці чипа, завдяки чому рідина опиняється поруч із найгарячішими ділянками. Згідно зі статтею, такий підхід може впоратися з тепловими потоками до 3 000 Вт на квадратний сантиметр, якщо холодоагентом є вода. Вода добре поглинає й проводить тепло, але проводить і електричний струм, тому розробникам доводиться вживати заходів, щоб уникнути короткого замикання.

Діелектричні холодоагенти усувають цей електричний ризик, однак, як пишуть автори, попередні методи з їх використанням часто обмежувалися рівнем нижче 1 000 Вт на квадратний сантиметр, навіть коли рідину заздалегідь охолоджували й подавали під попередньо підвищеним тиском. Їхня конструкція, згідно з анотацією, досягає 1 570 Вт на квадратний сантиметр.

Виграш забезпечує те, що команда називає колектором «горизонтально — вгору» (horizontal-up manifold). Рідина надходить через горизонтальні входи, що допомагає свіжому холодоагенту повертатися до нагрітої поверхні, а пара виходить через вертикальні виходи й тому видаляється швидше. Пристрій виготовлено за технологією мікроелектромеханічних систем (MEMS), і, за словами авторів, це означає, що його можна вбудувати в стандартні напівпровідникові техпроцеси та масштабувати для електроніки майбутнього. Наведені в статті рисунки порівнюють конструкцію зі структурою, позначеною як SPMC, та з іншими характерними технологіями двофазного охолодження, а також стосуються стабільності роботи. Повний текст статті перебуває за платним доступом (paywall); цей матеріал ґрунтується на анотації та загальнодоступних частинах сторінки статті.

Вей Сяо та Чжіху У зробили рівний внесок у роботу. Бай Сун запропонував ідею дослідження та є автором для листування; керував роботою він разом із Вей Ваном. Авторів зазначено як співробітників Школи механіки та інженерних наук Пекінського університету, його Школи інтегральних схем і його Державної ключової лабораторії передових технологій мікро- та нановиробництва. Фінансування надійшло, зокрема, від Національного фонду природничих наук Китаю, Національної ключової програми досліджень і розробок Китаю та Пекінського фонду природничих наук; автори заявляють про відсутність конфлікту інтересів. Статтю отримано 8 жовтня 2025 року й прийнято 11 вересня 2026 року. Її список літератури містить статтю 2025 року в Nature Electronics, написану кількома з тих самих дослідників, про колекторні мікроканали з посиленням струменями, розраховані на теплові потоки до 3 000 Вт на квадратний сантиметр.