陈继良
仿真秀专栏作者
电子产品热管理问题正变得越来越严峻。热物理定律的限制和产品热失效机制特征，使得温度控制问题在很快的时间内从一个几乎不需要考虑的因素上升到产品设计的核心难题。本文概述了当前可触摸类消费电子产品常用的热设计方案，并结合当前技术特征，对未来可能出现的热研究方向提出了猜想。
写在文前
清洁能源、5G万物互联、人工智能是当今普遍认可的社会演进方向。在实现这几个愿景的过程中，要解决海量的科学难题。其中，热管理问题是这三个方向共同面临的难题：清洁能源中，风力发电机、光伏逆变器需要温度控制，电动车中的热管理系统甚至是决定汽车安全性的核心技术；5G基站、终端产品的热问题更是直接影响使用体验，近乎成为每个商家在宣传产品时重点强调的技术点；人工智能需要巨大的算力支持，元器件发热量急剧加大，间接液冷甚至浸没冷却已经在数据中心广泛使用。援引英特尔在年半导体热管理会议上的数据（下图1），单芯片功耗在16nm工艺制程时已经达到了W，热流密度甚至已经超过2.0W/mm^2。这意味着为了达成温度目标（通常在℃左右），外部的散热手段要在数十度的温升前提下在硬币大小的面积上每秒钟转移数百焦耳的热量。图1不同工艺制程下IntelNOC芯片的功耗值[1]图2不同工艺制程下IntelNOC芯片的功耗密度值[1]
手机、平板电脑等可触摸类消费电子产品的综合热流密度虽然不高，但其温度设计空间小（通常在20℃左右），散热手段受到空间、噪声、电磁信号等影响和限制，热设计难度也非常大。受制于此，电子产品的热设计正迅速从数年前的毫不