人工智能、智能駕駛等高性能計算的爆發(fā)，使得芯片散熱成為伴隨工藝瓶頸、制約終端算力躍升的第二大關鍵難題。散熱不力將導致芯片溫度飆升，降頻、卡頓、宕機乃至硬件老化損壞等一系列問題接踵而至，嚴重損害用戶體驗和邊緣設備可靠性。

天津大學近期在微型主動散熱技術領域取得突破性進展，該校精密測試技術及儀器全國重點實驗室龐慰/張孟倫課題組成功開發(fā)出一款高能效壓電MEMS合成射流冷卻器。相關研究成果已在電子行業(yè)期刊IEEE Transactions on Electron Devices上發(fā)表，論文題為"Energy-Efficient Piezoelectric MEMS Cooling Chip for Compact Electronics Based on a Partially Mechanical Decoupled Actuator"。

據(jù)論文通訊作者張孟倫教授介紹，這款MEMS冷卻器采用了"部分機械解耦"的執(zhí)行器結構設計，能夠高效產(chǎn)生合成射流，風速可達3.4米/秒，全負載功耗僅69毫瓦，為傳統(tǒng)微型機械風扇的1/5。該冷卻器整體封裝尺寸為6毫米×6.7毫米×2.1毫米，是目前公開報道的空氣對流式冷卻器中體積最小的，特別適合智能手機、平板電腦、智能手表等邊緣智能設備的應用需求。

盡管體積小巧，這款MEMS冷卻器的散熱性能卻表現(xiàn)突出。龐慰教授表示，測試顯示當冷卻器開啟后，熱源溫度從85℃迅速降至55℃，對流傳熱系數(shù)高達72 W/m2K，是被動散熱方案的3倍，甚至超過了一些現(xiàn)役的微型機械風扇。與業(yè)界新星美國Frore System的AirJet Mini產(chǎn)品相比，天津大學的MEMS冷卻器占位面積小40倍，功耗小15倍，散熱性能相當。

在滿載條件下，該MEMS冷卻器能夠帶走1.1瓦的熱量，相當于智能手機輕度辦公/娛樂的發(fā)熱量。其全負載能效系數(shù)COP高達12.7，意味著每消耗1份電量可帶走12.7份熱量，遠超傳統(tǒng)微型機械風扇和AirJet Mini產(chǎn)品。研究人員表示，通過級聯(lián)多個該MEMS冷卻器，可將散熱量提升數(shù)倍，滿足平板電腦、游戲手機等高耗能場景的散熱需求。

隨著人工智能、無人駕駛、虛擬現(xiàn)實等前沿技術的快速發(fā)展，高性能芯片正從云端數(shù)據(jù)中心向邊緣設備轉移，而散熱問題已成為制約終端算力提升的關鍵瓶頸。傳統(tǒng)散熱方案面臨諸多局限：主動冷卻器體積大、能耗高、噪音大，而被動散熱器雖輕薄靜音，但散熱能力有限。天津大學研發(fā)的這款微型高能效MEMS冷卻器，為解決邊緣智能設備散熱難題提供了新的技術路徑，有望推動邊緣設備從"被動散熱時代"向"主動散熱時代"轉型，為算力革命提供關鍵支持。