[发明专利]一种CPU散热系统和CPU散热方法

说明书

本发明提供了一种CPU散热系统和CPU散热方法，尤其涉及一种内外两级循环的CPU散热系统和CPU散热方法。该系统包括CPU元件本体、内制冷单元和外制冷单元，内制冷单元包括第一制冷元件，CPU元件本体置于内制冷单元内部并邻接于第一制冷元件；外制冷单元包括制冷装置和冷却介质循环回路，内制冷单元和制冷装置串联于冷却介质循环回路上。该方法为第一制冷元件冷端抵消部分CPU热量并将剩余部分热量传导至导热管；第二制冷元件降低冷却介质温度，并循环流经导热管，将内制冷单元集中的热量传导出来。本发明的内致冷单元响应速度快，实现迅速降温；通过外制冷单元将机箱内热量传导至外部环境，保障机箱内元件处于正常工作温度，并能够长时间维持正常冷却速度。

技术领域

本发明涉及一种CPU散热系统和CPU散热方法，尤其涉及一种内外两级循环的CPU散热系统和CPU散热方法。

背景技术

随着半导体工业和微芯片的发展，中央处理器(CPU)的晶体管密度在过去的几十年里呈指数级增长，这也大大提高了CPU的工作温度。最先进的CPU可以接近100W cm^-2的高热流密度，工作温度为110℃，其中某些热点的热流密度甚至可以超过104W cm^-2。过高的工作温度和热流密度会严重影响CPU的可靠性和工作寿命，超过55％的CPU故障都是由此引发的。因此，CPU散热系统的研发已经成为当今半导体行业的重中之重。

目前，传统的CPU散热策略主要包括风冷、液冷散热。专利CN202220814502.8中通过散热鳍片组、热管组、导热座和多个风扇的组合以满足性能强大CPU的散热需求，从而使得CPU性能发挥的更强和更稳定。专利CN202221492078.6中通过循环液冷实现设备的冷却散热工作,使CPU能够维持较低的工作温度。如上所述风冷、液冷散热虽然能够实现一定的散热效果，但是仍存在一定不足之处。

风冷散热所用空气作为冷却剂对CPU进行散热，导热系数低(0.023W m^-1K^-1)，导致此类系统的热流密度一般低于100W cm^-2，难以满足CPU的散热要求。液冷散热用液体代替空气作为冷却剂对CPU进行散热，可以使CPU在满载状态下冷却到40℃，但液冷散热响应时间较长，需要较长时间才能实现CPU有效散热。

有鉴于此，特提出本发明。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供了一种CPU散热系统和CPU散热方法，以解决上述问题。

为实现上述目的，本发明的技术方案如下：

一种CPU散热系统，包括CPU元件本体，还包括内制冷单元和外制冷单元。所述内制冷单元包括第一制冷元件，所述CPU元件本体置于所述内制冷单元内部并邻接于所述第一制冷元件。所述外制冷单元包括制冷装置和冷却介质循环回路，所述内制冷单元和制冷装置串联于所述冷却介质循环回路上。

优选地，所述冷却介质可以是纳米流体或去离子水等。

优选地，所述第一制冷元件为热电致冷片，所述热电致冷片的冷端与所述CPU元件本体表面邻接，用以冷却所述CPU元件本体。

进一步地，所述内制冷单元还包括导热管，所述导热管与所述热电致冷片的热端邻接。优选地，所述导热管包括并联的若干个金属管道，该若干个金属管道并联焊接而成。

优选地，所述导热管与所述热电致冷片的热端通过导热性界面材料邻接，以降低界面热阻；所述热电致冷片的冷端与所述CPU元件本体表面通过导热性界面材料邻接，以降低界面热阻。

更优选地，所述导热性界面材料为导热硅脂。