Nghiên cứu của Đại học Peking nâng khả năng làm mát chip bằng chất lỏng điện môi lên 1.570 watt trên centimet vuông

Các nhà nghiên cứu tại Đại học Peking đã mô tả một thiết kế làm mát nhúng trong chip (embedded cooling) sử dụng chất làm mát điện môi, tức một chất lỏng không dẫn điện, và đạt mật độ dòng nhiệt tới hạn (critical heat flux) lên tới 1.570 watt trên centimet vuông. Bài báo đã qua bình duyệt (peer-reviewed) được đăng trên Nature Electronics ngày 7 tháng Mười năm 2026. Chất làm mát là HFE-7100, và nó mang nhiệt đi bằng cách chuyển thành hơi, một phương pháp được gọi là làm mát hai pha.

Các tác giả xuất phát từ một vấn đề quen thuộc: chip ngày càng nhỏ hơn và mạnh hơn, nên việc đưa nhiệt ra khỏi chip ngày càng quan trọng. Trong làm mát nhúng, các kênh vi lưu được khắc trực tiếp vào đế chip, đưa chất lỏng đến gần những điểm nóng nhất. Theo bài báo, cách tiếp cận này có thể xử lý mật độ dòng nhiệt lên tới 3.000 W trên centimet vuông khi dùng nước làm chất làm mát. Nước hấp thụ và dẫn nhiệt tốt, nhưng cũng dẫn điện, nên các nhà thiết kế phải cẩn thận để tránh đoản mạch.

Chất làm mát điện môi loại bỏ rủi ro về điện đó, nhưng các tác giả viết rằng những kỹ thuật dùng chúng trước đây thường bị giới hạn dưới 1.000 W trên centimet vuông, ngay cả khi chất lỏng đã được làm lạnh và tăng áp từ trước. Theo phần tóm tắt, thiết kế của họ đạt 1.570 W trên centimet vuông.

Mức cải thiện này đến từ thứ mà nhóm gọi là ống góp kiểu ngang-lên (horizontal-up manifold). Chất lỏng đi vào qua các cửa vào nằm ngang, giúp chất làm mát mới chảy trở lại bề mặt bị nung nóng, còn hơi thoát ra qua các cửa ra thẳng đứng nên được đẩy đi nhanh hơn. Thiết bị được chế tạo bằng công nghệ hệ thống vi cơ điện tử (MEMS), và các tác giả cho biết điều này có nghĩa là nó có thể được tích hợp vào các quy trình bán dẫn tiêu chuẩn và mở rộng quy mô cho các thiết bị điện tử tương lai. Các hình được liệt kê trong bài báo so sánh thiết kế này với một cấu trúc được ký hiệu là SPMC và với các công nghệ làm mát hai pha tiêu biểu khác, đồng thời đề cập đến độ ổn định vận hành. Toàn văn bài báo nằm sau tường phí (paywall); bài viết này dựa trên phần tóm tắt và các phần công khai của trang bài báo.

Wei Xiao và Zhihu Wu đóng góp ngang nhau cho công trình. Bai Song là người khởi xướng nghiên cứu và là tác giả liên hệ, đồng thời giám sát công trình cùng với Wei Wang. Các tác giả thuộc Trường Cơ học và Khoa học Kỹ thuật, Trường Mạch tích hợp và Phòng thí nghiệm trọng điểm quốc gia về Công nghệ chế tạo vi mô và nano tiên tiến của Đại học Peking. Nguồn tài trợ đến từ nhiều nơi, trong đó có Quỹ Khoa học Tự nhiên Quốc gia Trung Quốc, Chương trình Nghiên cứu và Phát triển trọng điểm quốc gia của Trung Quốc và Quỹ Khoa học Tự nhiên Bắc Kinh, và các tác giả tuyên bố không có xung đột lợi ích. Bài báo được nhận ngày 8 tháng Mười năm 2025 và được chấp nhận ngày 11 tháng Chín năm 2026. Danh mục tài liệu tham khảo của bài bao gồm một bài báo năm 2025 trên Nature Electronics của một số nhà nghiên cứu trong cùng nhóm về vi kênh có ống góp tăng cường bằng tia phun, đạt mật độ dòng nhiệt lên tới 3.000 W trên centimet vuông.