随着科技的进步,集成电路正在向着高密度、大功率的方向发展,传统的散热器、风扇、鼓风机、风扇和散热器一体化、冷板、风扇箱、温差制冷、热交换器、热管、涡旋管和空调等,已不能满足高热流密度散热的需要,虽然有的进行了不同程度的变革,出现了一些新的散热技术如空芯冷板、液体冷却板、射流冲击冷却系统等,但随着芯片热流密度的提高,散热空间的减少,这些技术仍然不能满足需要,特别是在电子计算机领域,已经严重制约CPU主频的提高。由于微热管技术具有紧凑、极高的导热性、热流密度可变性、热流方向的可逆性等优良特点,可以满足芯片对散热装置紧凑、可靠、高散热效率等要求。因此微热管技术必将成为未来微电子元器件及其系统散热的主流,成为未来芯片集成度技术能否继续发展的关键。

图1 微热管原理图 图2 开发出的热管样品
微热管是工质液体蒸发、冷凝和回流等过程都发生在吸液芯内的,其原理见图1。
我单位经过多年的研究,开发了与目前国内外采用铜管高速旋压成形(属塑性加工范畴)不同的管内多齿犁削加工技术,并利用该技术研制出具有世界领先水平的超高性能多茸状沟槽式薄壁微热管(见图2),并研制出适合大规模生产的工艺路线和专用设备。
该微热管比目前国外市场上常见的烧结式微热管性能有了很大程度的提高,其中重量降低了49.3%,传热能力大约提高26%,响应时间提高了12.5%,原材料成本降低了30%左右,价格降低了33%。同时,制造工艺也简单了许多,工序约减少了10%。另外,生产过程中由于省略了烧结吸液芯的工艺,能耗降低了约20%,从而使产品的总成本大为降低。
2004年全球热管销售量为1.3亿支,仅仅富士康需求就达到5000万支。目前由于电脑性能的急剧提高,在未来2~3年内高端电脑散热预计都将采用热管散热,每台电脑包括CPU散热和显卡散热共需5支热管,现在全球这部分电脑每年有1亿台。加上其它高集成电路散热的需求,每年的热管需求量将达到7亿支左右,市场潜力极为巨大。国外优质热管的价格一般在5美元/支以上,国内生产的热管一般为15元/支人民币。本产品属高科技产品,性能优于国外同类产品,具有高的附加值,与国产同类产品相比,出厂价格为10元/支,仍具有较大的利润空间,但销售价格仍大大低于国内外产品价格,尽管如此,利润已相当可观。
本项目根据投资额的大小有多种方案,只要投资100万元(其中设备投资为50万元)就可以建立年产60万支热管生产试验线,年产值达610多万元,利润达400万元。如果投资1700万元就可以建立年产2000万支热管生产试验线,年产值达2亿元,利润达1.46亿元。
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