隔靴搔痒没有任何意义（怎么理解隔靴搔痒）

隔靴搔痒没有任何意义（怎么理解隔靴搔痒）那为什么数据中心要如此大费周章地选择建设在这些地方呢？建设在交通便利、经济发达的城市地区难道不好吗？——诶，这背后的主要原因，还是来自于芯片的发热和散热问题。比如我们国家的很多大数据中心，就建设在像是云贵山区、四川的水电站旁边等等类似的地方。美国的微软公司，甚至在2018年直接把一个数据中心建设在了海底。诶，这里我可就要着重强调一下了。这个芯片散热的问题，可不是什么无足轻重的小问题，而是当前芯片技术所面临的最亟待解决的技术难题之一。今天芯片的发热问题，不仅极大地制约了芯片性能的进一步提高，而且还给很多高科技企业带来了巨大的运营成本。事实上，今天芯片的发热问题正在让整个市场付出每年上百亿美元的成本。我们拿数据中心来举例。我们知道，一座大型的数据中心是需要投资上百亿人民币，采购数以万计的各类芯片，建设而成的高科技基础设施。但不知道你有没有注意过，技术含量如此之高的云计算中心，却往往建设在相对偏

今天随着芯片技术的进步，我们身边的各种电子产品都在变得越来越轻薄。但是有一个问题却一直很让我们头疼，那就是手机电脑在长时间高速运行后，往往会变得很烫；甚至因为发热过度，会出现死机的现象。 上个月发表的这项研究，就很可能在未来解决我们的手机电脑发热的问题。

9月9号，《自然》杂志发表了瑞士洛桑联邦理工学院的科研人员开发的一种集成到芯片内部的液体冷却系统。这种冷却技术在芯片内部制造出了一套复杂的微型管道，让细微的水流穿过正在工作的芯片，直接在芯片发热的源头把热量带走。

研究人员在这篇论文里表示，这套液体冷却系统的散热能力可以达到惊人的1700瓦每平方厘米。这是什么概念呢？——火箭发动机喷嘴发热功率大概是1千瓦每平方厘米。夸张一点说，这篇论文中的技术如果未来成熟，不要说正常的芯片的发热，就是直接往芯片上喷火，这个热量大概也能散掉。是不是还挺厉害的？

不过，我想很多同学可能会有个疑问：不就是芯片散热嘛，感觉也不是太严重的问题。科学家们为什么要这么大费周章，研究结果还能发表到了顶级科学期刊上呢？

诶，这里我可就要着重强调一下了。这个芯片散热的问题，可不是什么无足轻重的小问题，而是当前芯片技术所面临的最亟待解决的技术难题之一。今天芯片的发热问题，不仅极大地制约了芯片性能的进一步提高，而且还给很多高科技企业带来了巨大的运营成本。

事实上，今天芯片的发热问题正在让整个市场付出每年上百亿美元的成本。

我们拿数据中心来举例。我们知道，一座大型的数据中心是需要投资上百亿人民币，采购数以万计的各类芯片，建设而成的高科技基础设施。但不知道你有没有注意过，技术含量如此之高的云计算中心，却往往建设在相对偏僻的“深山老林”里面。

比如我们国家的很多大数据中心，就建设在像是云贵山区、四川的水电站旁边等等类似的地方。美国的微软公司，甚至在2018年直接把一个数据中心建设在了海底。

那为什么数据中心要如此大费周章地选择建设在这些地方呢？建设在交通便利、经济发达的城市地区难道不好吗？——诶，这背后的主要原因，还是来自于芯片的发热和散热问题。

事实上，由于数据中心在运行的时候会伴随着大量芯片的发热，所以如何用尽量低的成本，给数据中心里的大量芯片散热，已经成为决定数据中心建设方案的核心考虑因素之一。这点我们通过几个数据就能看出来：

今天在一座数据中心的建设成本中，有大概1/5的成本是用来购买空调设备的；而在建设完成之后的运营成本中，整个数据中心的运营费用的40%，都是花在空调制冷的电费上了。这还是在今天的数据中心通常都选择气候凉爽、电费便宜区域的基础上，所呈现出的结果。

根据预测，我国数据中心的用电量在未来全社会用电总量中的占比，将会超过3%，而这里面的一大部分，都是用来供给空调散热使用的。可以想象，芯片的散热问题，在今天已经有了多么举足轻重的地位。

说到这里你可能就会问了，那为什么给芯片散热就这么困难呢？——这就要说到现在通行散热方法的缺点了。简单来说，今天市面上常见的芯片散热方式，本质上都是在隔靴搔痒。

我们知道，在你电脑里的芯片，可并不是一个裸露的硅晶圆，而是经过了层层的外部封装之后组成的一个微小系统。我们拿英特尔公司的产品来举例，他们的桌面处理器芯片，大小差不多是10平方厘米，厚度大概是2-3毫米。但是其中真正工作和发热的核心，也就是硅晶圆部分，面积大概是几十平方毫米，厚度只有零点几毫米。也就是说，在工作时候真正发热的硅晶圆部分，已经是被芯片的封装外壳，包裹得严严实实的。

而我们现在是怎么给它散热的呢？现在，我们通常是把一块金属散热片贴在芯片的外壳上，然后用液体流通，或者风扇吹气的方式，给这块散热片降温，从而间接地降低芯片内部的温度。打个比方，这就像是你在健身房里面运动发热，空调却对着整个大楼的外立面吹风一样，散热的效率可想而知是很低的。

那有什么办法能够改进现在这种“隔靴搔痒”式的散热方式吗？

这就要说到，洛桑联邦理工学院的这项研究了。这项研究采用了所谓微流体芯片的技术，直接把散热的渠道设计到了芯片里面。具体来说，就是在芯片的衬底层，通过精细的工艺，加工出了一套复杂而精密的管道系统（这个管道的直径只有微米量级）。

芯片在工作的同时，它下面的管道层里面会持续有细微的水流进出，通过这种方式在芯片发热的源头，把热量带走。这就像是在芯片内部设计了一套用来散热的毛细血管系统，彻底解决了以往给芯片散热“隔靴搔痒”的问题。

在这篇论文里，研究人员就是用这种技术成功地将一块GaN功率芯片（手机充电器里比较常见）的温度变化控制在了60℃以内。而如果没有这套散热系统，这块芯片很可能会变成一块“电烙铁”。

研究人员表示，这种散热方式如果未来能够成熟地进入产品，可以让很多现在的电子设备摆脱大型的散热装置；像是电脑手机这样的个人电子设备可以变得更加轻薄，甚至云计算中心里面的用于散热的电费，可以降到今天的1%，可以为全世界节约上百亿美元的用电成本。

值得一提的是，芯片微流体水冷技术目前世界上不止这一家瑞士的实验室在开发。美国还有我国的很多致力于解决芯片散热问题的实验室，也都在近几年发表过这个技术的相关研究成果。