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中新网北京7月22日电 (记者 孙自法)在新一代人工智能(AI)、大数据、云计算等产业高速发展的背景下，如何破解高性能芯片散热的难题广受关注。
攻克国际难题
记者7月22日从中国科学院金属研究所获悉，该所宋鸿武研究员团队联合中外合作者另辟蹊径，最近成功研发出一种基于电化学沉积增材制造(即3D打印)的新型热管制造技术，一举攻克截面“Ω”形槽道热管内部“梯度多孔铜吸液芯”难以原位成形的国际难题，为高性能芯片散热提供了关键材料支撑。
宋鸿武研究员指出，图形处理器(GPU)、张量处理单元(TPU)等高性能芯片的算力需求当下呈指数级增长，导致功耗大幅攀升。同时，芯片封装尺寸不断缩小，使得热流密度急剧升高，狭小空间内的散热问题成为制约算力释放与系统可靠性的关键瓶颈。
作为电子散热领域兼具性能与成本优势的主流方案之一，现有梯形、矩形等沟槽式微热管已接近传热性能上限，急需开发新一代齿形设计，以突破毛细极限和热阻瓶颈。
截面像希腊字母Ω(欧米伽)的新型槽道热管，有望成为下一代电子散热的主流方案，其弧形结构能产生更强的吸力，Ω形使内表面积进一步增大，并且可完美实现液-汽分离运行，理论上导热能力可达纯铜的1000倍。
不过，Ω槽道内壁太光滑，如果覆盖一层多孔铜，就能像海绵一样利用细密的孔隙产生毛细力，辅助液体回流。更理想的是，这层孔的尺寸要从底部到顶部逐渐变大——底部用纳米级小孔产生强力“抽吸”，顶部用微米级大孔减少流动阻力，这样液体就能“上得快、流得顺”。
然而，Ω槽道形状复杂，内部空间狭窄，用传统粉末烧结或机械加工方法无法在里面“雕”出这种梯度多孔结构，这道难题已困扰业界多年。
具有优异性能
中国科学院金属研究所介绍，在本项研究中，宋鸿武团队联合白俄罗斯科学院、江西耐乐铜业有限公司，把Ω铜管泡在特制的铜盐溶液里，用电镀方法实现铜离子在槽道表面一层一层“生长”出来。
进一步通过精准控制电流和时间，使铜原子像搭积木一样，从底部到顶部逐渐改变堆叠的疏松程度，自然形成孔径从几十纳米到几微米的连续梯度变化，整个过程就像在微观世界里“种”出一片孔洞大小渐变的珊瑚礁。
这种“种”出来的梯度吸液芯，具有优异性能：毛细吸力是传统铜粉烧结结构的2倍，这意味着液体回流速度翻倍，极大降低“烧干”风险；装配这种新型吸液芯的Ω槽道热管，单管可散热的功率比传统直槽管提高了1倍。
此外，本项研究开发的工艺无需二次组装，一步完成梯度吸液芯与Ω槽道的牢固结合，彻底解决了传统烧结或填充工艺中结构匹配性差、界面热阻高等问题。
宋鸿武表示，这项研发突破不仅解决了Ω槽道与梯度吸液芯“一体化制造”的国际难题，也可为高温高热流密度场景提供一种全新的散热思路。(完)
【编辑:曲克】尽管这一纲领性战略似乎想在推进大国竞争和应对全球性挑战中寻找平衡点，称要在解决气候变化、粮食危机、能源转型、核不扩散等挑战方面开展合作，但竞争和对抗才是这份报告的核心基调。。
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