借助增加的类似微流体层,未来的芯片可能会有自通风系统,并利用典型的“日冕风”效应将热空气泵出芯片。美国普度大学(Purdue University)已经获得这项纳米级技术的专利,而且两位研究人员已经成立一家公司来实现这种冷却系统的商业化。
普度大学的研究小组最近演示了一款芯片,它可以在靠得很近的纳米碳管电极之间产生离子,并让产生的气流成漏斗状流过微流体通道,从而将热量从芯片的侧面喷出。
“我们相信,这对芯片工业来说是一项突破技术,尽管业界可能还没有意识到。”最近刚获得学位的博士毕业生Daniel J. Schlitz表示,“我们创建了一种组桶式(bucket brigade)、类似电荷耦合的器件,它可以将热量从处理电子信号的芯片中泵出。”
Schlitz与普度的另一位博士生Vishal Singhal共同创立了Thorrn微技术公司,旨在实现这项技术的商业化应用。该技术是由普度大学机械工程教授Suresh Garimella领导的一个项目开发的。
当离子沿相反电荷形成的电场运动时就会产生日冕风。这是一个很好理解的现象,可以用根据麦克思韦基本方程建立的电流体力学模型表示。
在人造器件里,生成的离子从一个电极穿到另一个电极,在电荷耦合的模式下,借助离子和中性气体原子的碰撞驱使气体向前,从而形成所谓的日冕风效应(最近Sharper Image公司为此注册了‘离子风’商标)。
普度的研究员将此效应纳米化,并将它与带有嵌入式兆赫兹序列电极的微流体通道结合,逐步将热气体分子从芯片内核泵出。
“我们现在得到的实验结果是:我们可以按适当的频率进行切换,从而使离子云恒定地向前运动,”Schlitz说,“当离子向前运动时,它们与中性的分子发生重复碰撞,从而形成离子风。”
普度的研究者们采用传统的光刻制造技术制成了推动离子风的序列电极,但他们是通过在石英衬底上沉积靠得很近的纳米碳管来产生离子。在未来的器件里,研发小组计划使用金刚石薄膜代替纳米管。
“金刚石薄膜的颗粒边界可以提供与碳纳米管相类似的电子发射和离子生成的机会,”Garimella说,“所有的东西都可以集成在一个10x10平方毫米的芯片里。”
普度大学研究项目的资金来源于美国科学基金、半导体研究公司和普度研究基金。
作者:罗克玲
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