[发明专利]一种基于半导体晶片的散热装置及光伏板电站

说明书

本发明提供一种基于半导体晶片的散热装置，包括半导体晶片与至少一个导热组件；导流传热件上形成有流体通道；散热装置能够实现半导体晶片的第一端面与第二端面之间的热量传递；或者，散热装置能够实现半导体晶片的第一端面与第二端面之间的温差发电。本发明提供的散热装置能够快速吸收芯片及光伏板的热量，及时把芯片工作所产生的热量带走；并提供给半导体温差发电晶片作为热源，利用此热量实现半导体温差发电目的，可以获得一举二得的功效，可广泛应用于大数据中心，电信机房，光伏发电场等许多领域，在为光伏板、LED灯、芯片散热同时，还可以实现温差发电，并保证它们高效稳定及可靠运行的多种目的。

技术领域

本发明涉及热工散热技术领域，尤其涉及一种基于半导体晶片的散热装置、光伏板电站。

背景技术

中国数据中心用电量超三峡加葛洲坝发电量之总和，其惊人的耗电使得许多研究人员开始研究各种芯片冷却技术，而液冷或将成为破局之关键。据统计数据中心显示超过一半的能耗用于冷却设备上，冷却耗能已成为行列发展瓶颈的关键所在。虽然风冷仍是业内最普遍采用的技术，但是，越来越多服务器开始选择“泡澡”降温方式以获得较低的能耗冷却方式，但是“泡澡”冷却也将给服务器可靠性带来风险。

2017年，中国数据中心总耗电量达到1200亿～1300亿千瓦时，这个数字超过了三峡大坝和葛洲坝电厂发电量之和。据IDC预测，到2020年中国数据中心耗电量为2962亿千瓦时，2025年高达3842.2亿千瓦时。

为引导在建“数据中心建设”指导意见、准则，“液冷”也由此成为行列焦点技术。据IDC发布的《2019中国企业绿色计算与可持续发展研究报告》显示，在200多家受调查的大型企业中，超过50％已大规模部署使用模块化数据中心，液体冷却等“绿色计算”技术。

液体冷却早在半个世纪1966年前，IBM公司最早将液冷系统运用在System/360型91大型计算机中，这款产品引领了当时的技术风潮，超高性能被用在太空探索，全球气候预测等科学计算领域。

此后，液冷技术长期活跃在服务器与主机领域。据了解，中科曙光在2012年便立项液冷技术，并在2015年推出国内首款标准化量产的冷板式液冷服务器，当年为研究大气圈、生物圈等圈层间联系的地球系统数值模拟装置原装机，提供了“冷板液冷”技术，实现了液冷在国内的首次规模部署。中科曙光在世界范围内实现首次刀片式浸没相变液冷技术的大规模部署。它主要是通过冷却液沸腾过程来带走热量，效果更加显著。目前，中科曙光累计部署的液冷服务器已达数万台，技术上液冷已有足够积累，取代风冷只是时间问题。

因特尔(Intel)Mobilep4-M芯片功率为30多瓦，而Pentium4@GHz芯片所消耗的功率高达75瓦，由此可见电流所带来的高温度会降低芯片的稳定工作性能，增加出错率，同时模块内部与其外部环境间所形成的热应力会直接影响到芯片的电性能、工作频率、机械强度及可靠性。Inte公司负责芯片内部设计的首席技术官帕特盖欣格指出：“目前，我们在设计和制造芯片时仅受到生产成本的限制。但放眼看去，耗能和散热将成为一个根本性的限制，我们必须在芯片总体设计中认真考虑这两个问题。”“如果芯片耗能与散热问题得不到解决将极大制约计算机发展空间，其芯片内部温度会达到火箭发射时高温气体喷嘴的水平”。因此，为了能够使器件发挥最佳性能并确保高可靠性，对传热设计工作应予以高度重视。由于芯片应用的范围广，相应冷却市场需求十分巨大。仅以计算机CPU所需的散热组件，如风扇及鳍片等产品每年约有50％至100％不断增加。