[實用新型]一種基于半導體晶片的散熱裝置及光伏板電站

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201922448230.5
• 申請日: 2019-12-31
• 公開（公告）號: CN210723002U
• 公開（公告）日: 2020-06-09
• 發(fā)明（設計）人: 劉小江
• 申請（專利權(quán)）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

本實用新型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?qū)崿F(xiàn)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?qū)崿F(xiàn)半導體晶片的第一端面與第二端面之間的溫差發(fā)電。本實用新型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(chǎn)生的熱量帶走；并提供給半導體溫差發(fā)電晶片作為熱源，利用此熱量實現(xiàn)半導體溫差發(fā)電目的，可以獲得一舉二得的功效，可廣泛應用于大數(shù)據(jù)中心，電信機房，光伏發(fā)電場等許多領(lǐng)域，在為光伏板、LED燈、芯片散熱同時，還可以實現(xiàn)溫差發(fā)電，并保證它們高效穩(wěn)定及可靠運行的多種目的。

技術(shù)領(lǐng)域

本實用新型涉及熱工散熱技術(shù)領(lǐng)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(shù)

中國數(shù)據(jù)中心用電量超三峽加葛洲壩發(fā)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(shù)，而液冷或?qū)⒊蔀槠凭种P(guān)鍵。據(jù)統(tǒng)計數(shù)據(jù)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(fā)展瓶頸的關(guān)鍵所在。雖然風冷仍是業(yè)內(nèi)最普遍采用的技術(shù)，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(shù)據(jù)中心總耗電量達到1200億～1300億千瓦時，這個數(shù)字超過了三峽大壩和葛洲壩電廠發(fā)電量之和。據(jù)IDC預測，到2020年中國數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)中心建設”指導意見、準則，“液冷”也由此成為行列焦點技術(shù)。據(jù)IDC發(fā)布的《2019中國企業(yè)綠色計算與可持續(xù)發(fā)展研究報告》顯示，在200多家受調(diào)查的大型企業(yè)中，超過50％已大規(guī)模部署使用模塊化數(shù)據(jù)中心，液體冷卻等“綠色計算”技術(shù)。

液體冷卻早在半個世紀1966年前，IBM公司最早將液冷系統(tǒng)運用在System/360型91大型計算機中，這款產(chǎn)品引領(lǐng)了當時的技術(shù)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(lǐng)域。

此后，液冷技術(shù)長期活躍在服務器與主機領(lǐng)域。據(jù)了解，中科曙光在2012年便立項液冷技術(shù)，并在2015年推出國內(nèi)首款標準化量產(chǎn)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(lián)系的地球系統(tǒng)數(shù)值模擬裝置原裝機，提供了“冷板液冷”技術(shù)，實現(xiàn)了液冷在國內(nèi)的首次規(guī)模部署。中科曙光在世界范圍內(nèi)實現(xiàn)首次刀片式浸沒相變液冷技術(shù)的大規(guī)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(shù)萬臺，技術(shù)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(wěn)定工作性能，增加出錯率，同時模塊內(nèi)部與其外部環(huán)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(nèi)部設計的首席技術(shù)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(chǎn)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(fā)展空間，其芯片內(nèi)部溫度會達到火箭發(fā)射時高溫氣體噴嘴的水平”。因此，為了能夠使器件發(fā)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(chǎn)品每年約有50％至100％不斷增加。