高功率大面积AI芯片液冷技术进展

邹启凡1，3，刘洪2，罗海亮2，杨荣贵1，2，3（1 华中科技大学能源与动力工程学院； 2 中国移动通信集团设计院有限公司；3 北京大学力学与工程科学学院能源与资源工程系）

摘要：随着人工智能（artificial intelligence，AI）技术的升级迭代，巨大的算力需求推动了AI芯片的发展，特别是近年来开发的芯粒（Chiplet）技术，为人工智能提供了高计算性能、高良品率、低成本的先进芯片封装集成方案，为AI发展提供了坚实的硬件支撑。Chiplet型芯片具有大面积、高发热功率的特征，其3D的芯片堆叠设计带来了热流分布不均匀、多层芯片导热路径长、填充热界面材料较厚等散热难题，成为了芯片性能提升的关键瓶颈，Chiplet型芯片的高效热管理成了人工智能发展的关键挑战。本文综述了芯片热管理的先进液冷技术进展，包括单相与两相液冷方案，基于冷却架构分为冷板式液冷、近结区液冷与浸没式液冷，并针对2. 5D、3D Chiplet型芯片中的散热问题与冷却方案进行了总结，为高功率大面积AI芯片的液冷方案的应用与发展提供参考。

关键词：人工智能；Chiplet技术；芯片热管理；单相液冷；两相液冷