清新离子风冷却过热芯片

正如离子雨可以“灌溉”纳米管森林，离子风也可以冷却芯片表面。

据美国普渡大学宣布，利用离子风来加快高压电极间的带电空气，能使芯片的导热系数提高250%。通过克服“无滑动”效应，由英特尔公司资助的芯片大小的离子风引擎原型得以正常工作。通常，这种“无滑动”效应会迫使最接近于芯片表面的空气分子相对静止。

离子风引擎原型包括了两个分别位于芯片背面任一侧的高压电极。用一千伏的电压向电极间的空气分子充电，并在整个芯片表面产生离子风。

通常，气流中的无滑动效应使最接近于表面的空气分子越来越静止，因此抑制了热传递。但如果离子风引擎能够以阵列方式集成在芯片背面，那将会使普通的散热风扇的效率提高一倍以上，因为这时接近表面的空气将不再是静止不动的了。

“我们把热传导系数提高了250%，然而，真正的挑战是在较低的工作电压下获得增强的冷却性。”普渡大学工程学教授Suresh Garimella指出，“我们面临的关键挑战，就是确保我们能工作在更低电压下，并确定我们拥有可靠的电极设计。”

在原型展示时，微型电极之间相隔10mm，其上施加的电压达数千伏。正极是一根绕在阳极一侧的导线，而一些带负电荷的阴极从芯片另一侧发射电子来给空气充电。在这些测试中，被传统风扇冷却到140°F的芯片可被离子风引擎进一步冷却到95 °F。

研究人员希望将阳极与阴极之间的距离从毫米级减小到微米级，从而避免使用高电压。而且，他们将采用具有分级电压梯度的阵列来代替单一的宽范围电压。

“我们的目的是采用这种引擎阵列来覆盖任何期望的区域。”Garimella说。

普渡大学已经花费几年的时间利用国家科学基金会的资助来开发离子风技术。研究人员估计，有望于两年内开发出更低工作电压的新原型以及更可靠的电极阵列设计。

离子风引擎在芯片表面生成冷却的气流。