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光芯片的微流控散热封装与嵌入式冷却技术.docx
资料介绍
光芯片的微流控散热封装与嵌入式冷却技术
引言
微流控散热封装通过在芯片内部或封装基板中嵌入微流道，利用冷却液在微流道中的流动带走热量，是解决高功率光芯片散热问题的前沿技术。2026年，微流控散热在光芯片封装中的应用正在从研究走向工程化，在1000W级AI芯片的散热中已开始应用，在光芯片中的渗透率也在快速提升。微流控散热的散热效率可达传统风冷的10倍以上，可满足高功率光芯片的散热需求。
微流控散热原理
微通道换热
微流控散热通过在芯片或封装中嵌入微米级尺度的流道，冷却液在流道中流动时通过强制对流带走芯片的热量。微通道的尺寸通常在100μm至500μm之间，通道密度可达每英寸50个以上。
微流控散热是光芯片散热的终极方案，其散热效率可达传统风冷的10倍以上，可满足1000W级以上光芯片的散热需求。在CPO光引擎中，光引擎与交换芯片的共封装使热流密度急剧增加，微流控散热是解决CPO散热问题的关键路径。
冷却液
1. 去离子水：导热系数高，成本低，但需要导电防护
2. 氟化液：电气绝缘性好，适合直接接触芯片
3. 液冷工质：特殊配方的冷却液，具有低粘度和高导热性
微流道设计
流道结构
微流道的设计需在散热效率和压降之间取得平衡，常见的流道结构包括平行直道、蛇形流道和针翅阵列。
嵌入式冷却
芯片级冷却
将微流道直接集成在芯片的背面或封装基板中，使冷却液尽可能靠近热源，降低热阻。
泵送系统
微泵
微流控散热系统需要微泵驱动冷却液循环，压电微泵和电磁微泵是常用的微泵类型。
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