小型电子设备在冷却方面面临着独特的挑战。尽管随着芯片功能的增加，热管理问题日益受到关注，但设备尺寸越小，留给传统散热器的空间就越小。而微通道液冷领域的最新突破可能会改变这一现状。
液体的传热效率比空气高50到1000倍，但所需的基础设施通常对于小型物联网(IoT)设备来说太大。因此，精密制造技术的进步意味着液体散热器比以往任何时候都要小。一些冷板小到2x2cm，但每平方厘米的耗散功率却高达1000瓦。
微通道液冷有利于实现更紧凑的设备外形尺寸。来源：Sinda Thermal Technology
这种性能源自创新材料和微通道网络(流体通道只有几微米宽)的结合，可实现小规模液冷，片上冷却则进一步发挥了这一潜力。制造商可以将微通道直接蚀刻到半导体基板上，使导热流体尽可能靠近芯片，这种设计最大限度地减少了辐射热损失，并实现了更紧凑的设备外形尺寸。
研究表明，片上液体散热器的冷却性能比传统微通道高出50倍，此类设计也使用水作为流体。因此，设备制造商使用带有化学冷却剂的片上微通道可以看到更大的改进。
片上微通道液冷的出现为其他优化铺平了道路，元件堆叠是其中最有前景的优化之一。由于不再需要庞大的冷却基础设施，因此可以堆叠元件，而不是将它们彼此相邻放置，同时又不会产生过多的热量。
这种封装技术可以减少信号延迟，从而提高性能，并实现更紧凑的电路设计。制造商可以利用它来克服与暗硅相关的传统障碍。
仍有一些障碍可能会阻碍微通道液体冷却技术的发展。制造成本和复杂性是最普遍的问题，尽管这些解决方案很有效，但将微通道蚀刻到敏感元件上本质上是有风险和困难的。此外，规模化生产可能需要工厂升级到更新的微加工设备，这可能会影响新设备的成本效益。
不过，随着这项技术的成熟，其成本也会下降。与此同时，设备制造商可以自己处理问题，而不必去寻找能提供这种冷却系统的半导体工厂。研究发现，通过在现成的消费级芯片上蚀刻通道，可以将热阻降低44.4%。
随着微通道在更低温度下实现更多功能，该行业最终可能会面临另一个挑战。一旦热约束不再阻碍芯片性能，电力输送问题也可能随之而来。因此，制造商可能会设计出功能非常强大的芯片，以至于为它们供电不再具有成本效益。
这种冲突可能还很遥远，而在此期间可能会出现新的能源输送技术来解决它。然而，这种可能性值得关注。电子制造商在利用微通道液冷时，应该考虑这些长期影响并寻求潜在的解决方案。
随着电子产品变得越来越小，冷却技术也必须不断发展。在这种情况下，将微通道直接蚀刻到基板上是一种很有前途的解决方案，尤其是与元件堆叠相结合时。虽然仍存在一些挑战，但电子制造商可以通过考虑这些方法并学习如何实施它们来获得很多好处。
(原文刊登于EDN美国版，参考链接：How microchannel liquid cooling trims electronic designs，由Ricardo Xie编译)
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