电子冷却 — CAE术语解说

从本质上讲是相同的热传导、对流、辐射物理，但电子冷却的特点在于需要对"芯片局部发热（热点）→基板、TIM、散热器经历的热路径→最终向环境温度放热"这种多层结构的热回路进行建模。虽然单个芯片在几毫米见方的管芯上可产生数十瓦的热，但如果不能适当地扩散和放热，管结温度（Tj）会超过极限值（例如150℃）而导致故障。从IC封装→PCB建模→筐体内自然对流→放热，需要进行多尺度解析，将尺度相差数个数量级的物体集成到一个模型中。

TIM（Thermal Interface Material）是夹在芯片和散热器之间的热传输材料，它通过填充接触面上的微小凹凸（空气间隙）来降低热阻。有硅脂、相变材料、铟焊片等多种类型。在FEM解析中，用接触热阻Rcontact = 1/(hc*A)（hc为接触导热系数）或TIM厚度和TIM导热系数（KTIM = 1～50 W/mK）来建模。在功率半导体（SiC模块）中，由于集中了数百瓦的功率，TIM的性能和均匀性决定了功率密度的极限。

被广泛使用。数据中心有数千台服务器排成一排，每个机架的发热量可达数十千瓦。通过CFD解析冷热通道方式和机架内的气流模式，优化布局和空调，使服务器的进气温度不超过设计极限（例如30～35℃）。近年来向液冷（直接液冷、浸入式液冷）的转换正在加速，液冷板的流路设计变得必不可少。英伟达的H100 GPU消耗功率超过700瓦，没有液冷现实上无法冷却。