颠覆性液冷技术问世！韩国团队突破芯片散热极限 成本直降45%

徽声在线6月18日讯（记者 李明轩）当地时间6月16日，韩国科学技术院（KAIST）科研团队宣布成功研发一项突破性液冷技术，通过将常温清水直接注入芯片内部微米级管道实现高效散热，其冷却性能指标较现有纪录提升10倍。该成果于6月15日刊载于国际权威期刊《能源转换与管理》，引发半导体行业高度关注。

研发团队核心成员构成

项目负责人：机械工程系金成镇教授、李益镇教授

研究团队成员：李永镇博士（论文第一作者）、博士生李韩率、博士生黄哲铉

随着人工智能计算设备向3纳米制程及高密度集成方向演进，单位面积热流密度已突破2000W/cm²临界点。传统风冷及冷板式散热方案因空气导热系数限制，正面临散热效率瓶颈，难以满足下一代AI芯片的散热需求。

为突破技术桎梏，研究团队创新性地提出嵌入式3D流形微通道架构，在硅基芯片内部构建出多层立体水冷网络。该结构通过优化流体动力学设计，在芯片表面布置战略级入口/出口矩阵，形成类似城市交通网的分流系统。实验数据显示，在极端热负荷条件下，该方案可将芯片结温稳定控制在100℃安全阈值内。

技术突破关键在于歧管-微通道复合结构的创新设计：通过将直径仅20微米的微通道与智能分流歧管结合，实现冷却水的均匀分配。这种分布式架构使流体行程缩短80%，流动阻力降低65%，泵送能耗显著下降。同时，三维立体布线使温度场均匀性提升40%，有效消除局部热点。

在研发过程中，团队采用多尺度优化框架，将一维快速建模与三维计算流体动力学（CFD）仿真深度融合。通过机器学习算法对10万组参数进行智能筛选，最终实现冷却效率、压力损耗、温度均匀性的三重优化，迭代周期较传统方法缩短70%。

性能测试表明，在相同工况下，该系统的能效比（COP）达16000，较2020年《自然》杂志报道的10000基准提升60%。这意味着达到同等散热量所需的泵功率降至传统方案的1/10，系统级能效提升显著。

基于5mm×5mm测试芯片的实证数据显示，当该技术应用于7.5cm×7.5cm大型AI加速器及数据中心冷板时，散热效率较现有方案提升35%，温度波动范围控制在±2℃以内。研究团队预测，该技术可延伸至HPC超算、3D封装芯片、碳化硅功率器件等高热流密度场景，具有广泛产业化前景。

成本优势是该技术的核心竞争力。系统摒弃了相变制冷、纳米涂层等复杂工艺，无需使用金刚石等昂贵散热材料，仅采用去离子水作为冷却介质。据测算，规模化应用后可使数据中心散热成本降低45%，维护周期延长至5年。

在制造工艺方面，该装置完全兼容CMOS标准流程，可采用12英寸晶圆代工产线批量生产。研究团队已与三星电子等企业开展技术对接，预计2026年实现商用化落地，首批应用领域包括自动驾驶芯片、AI训练集群等高端市场。

（徽声在线 李明轩）