[發明專利]一種基于半導體晶片的散熱裝置及光伏板電站

在審

• 申請號: 201911401127.3
• 申請日: 2019-12-31
• 公開（公告）號: CN111128926A
• 公開（公告）日: 2020-05-08
• 發明（設計）人: 劉小江
• 申請（專利權）人: 劉小江
• 主分類號: H01L23/367
• 分類號: H01L23/367;H01L23/38;H01L23/473;H01L31/052;H01L31/0525;H02S40/42
• 代理公司: 安化縣梅山專利事務所 43005
• 代理人: 潘訪華

本發明提供一種基于半導體晶片的散熱裝置，包括半導體晶片與至少一個導熱組件；導流傳熱件上形成有流體通道；散熱裝置能夠實現半導體晶片的第一端面與第二端面之間的熱量傳遞；或者，散熱裝置能夠實現半導體晶片的第一端面與第二端面之間的溫差發電。本發明提供的散熱裝置能夠快速吸收芯片及光伏板的熱量，及時把芯片工作所產生的熱量帶走；并提供給半導體溫差發電晶片作為熱源，利用此熱量實現半導體溫差發電目的，可以獲得一舉二得的功效，可廣泛應用于大數據中心，電信機房，光伏發電場等許多領域，在為光伏板、LED燈、芯片散熱同時，還可以實現溫差發電，并保證它們高效穩定及可靠運行的多種目的。

技術領域

本發明涉及熱工散熱技術領域，尤其涉及一種基于半導體晶片的散熱裝置、光伏板電站。

背景技術

中國數據中心用電量超三峽加葛洲壩發電量之總和，其驚人的耗電使得許多研究人員開始研究各種芯片冷卻技術，而液冷或將成為破局之關鍵。據統計數據中心顯示超過一半的能耗用于冷卻設備上，冷卻耗能已成為行列發展瓶頸的關鍵所在。雖然風冷仍是業內最普遍采用的技術，但是，越來越多服務器開始選擇“泡澡”降溫方式以獲得較低的能耗冷卻方式，但是“泡澡”冷卻也將給服務器可靠性帶來風險。

2017年，中國數據中心總耗電量達到1200億～1300億千瓦時，這個數字超過了三峽大壩和葛洲壩電廠發電量之和。據IDC預測，到2020年中國數據中心耗電量為2962億千瓦時，2025年高達3842.2億千瓦時。

為引導在建“數據中心建設”指導意見、準則，“液冷”也由此成為行列焦點技術。據IDC發布的《2019中國企業綠色計算與可持續發展研究報告》顯示，在200多家受調查的大型企業中，超過50％已大規模部署使用模塊化數據中心，液體冷卻等“綠色計算”技術。

液體冷卻早在半個世紀1966年前，IBM公司最早將液冷系統運用在System/360型91大型計算機中，這款產品引領了當時的技術風潮，超高性能被用在太空探索，全球氣候預測等科學計算領域。

此后，液冷技術長期活躍在服務器與主機領域。據了解，中科曙光在2012年便立項液冷技術，并在2015年推出國內首款標準化量產的冷板式液冷服務器，當年為研究大氣圈、生物圈等圈層間聯系的地球系統數值模擬裝置原裝機，提供了“冷板液冷”技術，實現了液冷在國內的首次規模部署。中科曙光在世界范圍內實現首次刀片式浸沒相變液冷技術的大規模部署。它主要是通過冷卻液沸騰過程來帶走熱量，效果更加顯著。目前，中科曙光累計部署的液冷服務器已達數萬臺，技術上液冷已有足夠積累，取代風冷只是時間問題。

因特爾(Intel)Mobilep4-M芯片功率為30多瓦，而Pentium4@GHz芯片所消耗的功率高達75瓦，由此可見電流所帶來的高溫度會降低芯片的穩定工作性能，增加出錯率，同時模塊內部與其外部環境間所形成的熱應力會直接影響到芯片的電性能、工作頻率、機械強度及可靠性。Inte公司負責芯片內部設計的首席技術官帕特蓋欣格指出：“目前，我們在設計和制造芯片時僅受到生產成本的限制。但放眼看去，耗能和散熱將成為一個根本性的限制，我們必須在芯片總體設計中認真考慮這兩個問題。”“如果芯片耗能與散熱問題得不到解決將極大制約計算機發展空間，其芯片內部溫度會達到火箭發射時高溫氣體噴嘴的水平”。因此，為了能夠使器件發揮最佳性能并確保高可靠性，對傳熱設計工作應予以高度重視。由于芯片應用的范圍廣，相應冷卻市場需求十分巨大。僅以計算機CPU所需的散熱組件，如風扇及鰭片等產品每年約有50％至100％不斷增加。