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先进液态金属芯片散热技术及其器件的产业化

长期以来，由于对超高强度热流排放的需求，人们对高效冷却技术的研究一直投入了大量的人力物力加以解决，但常规途径的散热能力已趋近极限。本项目基于实验室在国内外首次提出的液体金属芯片散热技术，系统研究以室温下呈液体状态的低熔点金属及其合金作为冷却流动工质的超高功率芯片散热技术，探索筛选出可广泛用于实际散热器且热工性能极佳的低熔点金属及其合金组份，并通过大量实验研究和技术探索，总结出低熔点液体金属流体的流动和强化换热规律，在此基础上设计、优化及加工高效的液体金属芯片散热器工业化样机，直至将其推向大规模实际应用。

本项目的实施将为发展超高功率密度芯片冷却技术开辟一条全新途径，在广泛的民用、工业及军事领域尤其是涉及先进热量传输系统、克服散热瓶颈及热控技术方面具有重大意义。值得指出的是，由于这一先进技术的前瞻性和重大实用价值，美国Nanocoolers公司也在明显晚于我们的时间内申请了专利，其方案与本实验室的技术途径完全一致，但在技术所有权的归属上则处于落后。这种情况表明，由于我国领先拥有该技术的底层知识产权，国外很难再将基于液态金属制成的芯片散热器销售到中国，而另一方面，中国则可将此类芯片出口到美国等国际市场。本项目技术具有十分明确的产业化前景，以及十分重要的经济及社会效益。预计仅在国内就可取得超过1000亿元的经济效益，全球市场的经济效益更是不可估量。

技术创新点：

    以液体金属作为冷却流体同时结合肋片散热和对流冷却散热的方式属于热管理领域内的原创性技术，是建立高效芯片冷却方法的崭新的切入点。我们于2002年提出并将液态金属芯片散热核心技术申请专利保护，拥有首项此方面的底层自主知识产权。

    本项目集中研究的液态金属芯片散热技术，其关键之处在于首次在高功率芯片散热领域中引入了概念崭新的技术理念，在这种新一代的散热器件中，流道内流动的冷却工质并非常规所用的水或其他有机混合流体，而是为在室温附近即可熔化的低熔点金属如镓或更低熔点的合金如镓铟等。由于液体金属具有远高于水、空气或其他非金属的热导率和热扩散率，且具有流动性，因而易于实现快速而高效的输运热量，这相对于以往使用气体或非金属液体作流动工质的作法是一种观念性的突破;目前该技术已在国内外引起重要反响(国外机构在落后于本研究组情况下完成的工作为国际著名技术媒体   MIT Technology Review、New Scientist等报道，并获得上千万美元的资金投入)。在上述激烈的竞争中，由于本实验室所发明的液态金属芯片散热技术专利为国内外首项底层专利，因而为我国成功地拥有该技术的主导权奠定了关键基础。

    这类低熔点液体金属以其远优于传统流动工质(如水、有机溶液或更多功能流体)的热传输能力，可望最大限度地解决高热流密度的散热难题。特别是，由于液体金属的引入，散热器可作得很小，功耗低，易于实现无运动部件驱动，散热器噪音低或可完全消除。随着当前高功率芯片发热密度的持续增大，传统散热技术趋近极限时，本项目技术越能发挥关键作用。此类散热器正成为先进热管理技术领域内一个极为重要的发展方向，相关技术易于输出到海外市场，而成为超高功率芯片散热器中的一个亮点。

市场情况：

项目组已先期对各类最基本的液态金属芯片散热器原理性器件进行了充分探索，取得了许多令人鼓舞的结果。本项目拟推向产业化的高功率密度器件散热技术，已通过蠕动泵及电磁驱动等方式进行了充分测试，结果表明，由于液态金属具有远高于普通流体的热导率，其冷却效果明显优于已有流体冷却技术，且利于整个散热系统的微型化。这一前期工作为发展高散热密度冷却技术开辟了新途径。到目前为止，本实验室已实现了多类电磁泵驱动的液态金属散热器，进一步揭示出该方法的优越性，比如，流体金属的运行甚至在0.5A或更小电流下即可驱动，这充分表面该散热器具有十分突出的低功耗性。形象的说，这是一种纯金属型但又借助于液体流动的高效微型散热器。这些前期进展为本项目研究的展开打下了良好基础。此外，国际机构在落后于本实验室的情形下，也相继研制出用于计算机显卡乃至台式机、笔记本等的液态金属散热器，特别是知名显卡生产厂商Sapphire公司去年即在中国台北举办的Computex 2005电子产品展会上展示了一款采用液态金属散热的图像显示卡，引起轰动，被认为是“超乎想象力”的技术，充分证实了此项技术的现实可行性和实用价值；据悉，Sapphire公司的技术正来自美国Nanocooler公司，但由于并不真正拥有液态金属芯片散热技术知识产权(底层技术属于本实验室)，该公司原本宣布的于2005年秋季上市的液态金属散热器未能按预期举行。

以上国内外进展态势清楚表明，液态金属散热技术已趋于实用化。本项目的开展不具有任何风险性。特别是，由于我国拥有此领域内的首项核心技术知识产权，本项目的实施无疑将更全面确立我国在该技术推广应用上的领先性。

合作方式：面议

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