电化学3D打印纯铜CPU热交换器，为AI芯片散热带来新机会

随着电子设备小型化趋势的发展，过热问题也随之增加。为了应对这一挑战，通过改进散热器设计来提高散热性能比以往任何时候都更加重要。尤其是如今AI技术正在飞速发展，芯片散热问题一直困扰着工业界。指甲盖大小的芯片却是个300瓦的热源。但实际上，芯片远远不到这个功耗时便已经烫得不行。

芯片的小型化和高度集成化，会导致局部热流密度大幅上升。算力的提升、速度的提高带来巨大的功耗和发热量。制约高算力芯片发展的主要因素之一就是散热能力。未来，人工智能行业会因为算力散热问题被“卡脖子”吗？

中科创星董事总经理卢小保指出，“超过55%的芯片失效，都是源于热量传不出去，或是由温度升高而引起。芯片在70℃以上时，温度每升高10℃，其可靠性就会降低50%。”

芯片液冷技术由此变得更受关注。2023年，中国电信等国内三大运营商联合发布了《电信运营商液冷技术白皮书》，规划到2025年开展规模应用，50%以上数据中心项目将应用液冷技术。

3D打印技术在热交换领域的作用已经显现，对于芯片级别大小的散热问题，该技术亦能发挥作用。3D打印技术参考注意到，一家名为ToffeeX的公司使用自主开发的软件设计了一款CPU液冷热交换器，并使用电化学3D打印技术制造，使散热器的压降降低了60%。

电化学增材制造 （ECAM） 工艺在纯铜制造方面创造了奇迹——它实现了33微米的体素尺寸，这是令人难以置信的分辨率，而且能够在室温下使用低成本的水基原料进行打印。

由于金属是以逐个离子的形式沉积的，这使得该工艺能够产生极其精细的特征，目前典型的层厚在10至50微米范围内。该工艺尤其适合于打印纯铜，因此成为小型、精细的冷却板，热交换器、射频天线和类似设备的有前景的新增材制造工艺。

如今，半导体行业依赖于通常锻造或车削工艺制造的冷却板和其他冷却装置。这些工艺仅限于生产规则的翅片，这些翅片只能在一个方向上制作，并且在可以填充这些特征的几何形状方面受到限制。

但除了制造挑战之外，以传统方式制造的热管理设备的表面积和可提供的冷却量也受到限制。3D打印不仅提供了一种增加表面积和粗糙度以实现更好散热的方法，而且还为复杂的液冷板和热交换器制造提供了一条途径，可显著提高性能。