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洛克希德·马丁公司研制出内嵌芯片级微流体散热通道散热片
2016-03-14
[据洛克希德·马丁公司网站2016年3月初报道]洛克希德·马丁公司在美国国防高级研究计划局(DARPA)“芯片间/内增强冷却”项目的支持下,研制出微流体散热片,尺寸仅为250微米厚、5毫米长和2.5毫米宽,所含冷却水量不足一滴,单已足以冷却最热的电路芯片,将有望提高电子、雷达以及激光器的的功率和性能。

数以千计的电子元件构成了当今最先进的各种系统,如果没有创新的冷却技术,这些系统就会由于散热问题而不断发热。洛克希德·马丁公司正在与DARPA的微系统技术办公室(MTO)就其IceCool应用的研究项目展开合作,这项研究,可能最终实现一种更轻便、更快速并且更便宜的方式来冷却高功率的微芯片,即利用通过利用细微的水滴来冷却芯片。

该技术已经应用于电子作战、雷达、高性能计算机和数据服务器。

洛克希德·马丁公司的工程师组成的核心团队正在开发一种能够满足IceCool项目目标的产品,能够提升射频(RF)MMIC功率放大器以及嵌入式高性能计算系统的性能,通过芯片级的散热性能和高性能嵌入式计算系统技术。洛克希德马丁实验证明其微流体冷却方法将可以减少四倍的热阻和相比于常规冷却技术六倍的冷却效果,可提高RF输出功率的有效性。

使用当前的技术,我们可以投入微芯片功率是有限的,其中一个最大的挑战就是散热问题。如果可以有效控制散热,就可以使用较少的芯片实现相同的功能,这意味着采用更少的材料,即节省成本,并减少系统的尺寸和重量。或者使用相同的芯片数量,如果能够有效控制散热问题,就可以使得系统获得更高的性能。

IceCool项目的第一阶段,洛克希德公司验证了嵌入式微流体冷却方法的有效性。芯片平均散热能力达到1KW/cm2,多个局部热点的散热能力达到30KW/cm2,大约是常规芯片所产生热量密度的4~5倍。

该项目的第二阶段,团队已经将重点转移到冷却高功率的RF放大器,来验证通过改善散热控制能够有效提升性能。利用IceCool的技术,团队证实了,能够使一个给定的RF在输出功率增加6倍的情况下,依然能够保持比传统冷却的相同器件的温度还要低。

在其不断努力以从实验室转移该技术到应用领域,洛克希德·马丁公司正在开发一个功能齐全的、微流冷却的、发射天线原型,以增加该技术的可读指数(TRL)。这将为未来电子系统的可能性插件打下基础。

洛克希德·马丁公司正在与Qorvo合作,尝试将其技术与Qorvo的高性能氮化镓处理器进行整合,这将有助于通过消除目前散热对氮化镓半导体性能的影响。洛克希德·马丁公司的技术也适用于其他一些应用,如现有砷化镓(GaAs)和未来的金刚石上的GaN。

洛克希德·马丁公司的IceCool嵌入式散射管理办法可以通过消除热屏障来控制GaN的全RF功率处理能力。除了可以给氮化镓功率放大器的应用带来革命性改进,这一技术可应用于任何高热流密度的集成电路,包括信号处理和高性能计算。

(工业和信息化部电子科学技术情报研究所 唐旖浓)

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