维度网讯，美国伊利诺伊大学厄巴纳-香槟分校研究团队开发出一套冷板设计流程，将拓扑优化与电化学增材制造（ECAM）相结合，用纯铜打印出具有微米级翅片结构的液冷组件。该成果旨在解决冷板开发中的难题：计算设计工具能生成亚100微米特征的最优翅片结构，但传统制造工艺无法用铜可靠加工。

“冷却是芯片设计的瓶颈，”论文第一作者、该校机械工程研究生Behnood Bazmi表示，“通过弥合计算设计与制造能力之间的差距，我们为芯片及其他电子设备实现更节能的液冷提供了一条路径。”拓扑优化最终收敛到最大化热性能、最小化泵送功率的最优设计，研究负责人、创始教授Nenad Miljkovic补充说。最终得到的翅片具有锥形轮廓和精细的分支尖端，这些几何形状增加了润湿表面积并局部引导冷却剂流动，但复杂程度远超传统机械加工或基于熔融的金属增材制造工艺。

为了实现纯铜中的这些几何结构，团队与总部位于圣地亚哥的Fabric8Labs合作。该公司的ECAM平台采用密集排列的单独寻址微电极阵列，从水性电解质中逐层沉积铜离子，体素分辨率约为33微米。工艺在室温下运行，避免了激光熔融或烧结带来的热变形，生产出的铜纯度高达99.95%。大多数基于熔融的增材制造工艺因铜的高反射率和导热率而难以加工该材料。“ECAM能制造细至30至50微米（比头发丝还细）的纯铜零件，”Miljkovic说。水性电解质原料可回收，可用低成本金属盐或废铜补充，阵列式打印头支持多组件批量制造，研究者认为这有利于规模化生产。

团队基于42U机架、功耗167千瓦的直接芯片级液冷架构进行了数据中心能耗分析。结果显示，所提方案的冷却能耗仅占数据中心总能耗的1.1%，总使用效率（TUE）为1.011。“使用我们的冷板，一个1吉瓦的数据中心只需11兆瓦用于冷却，而非550兆瓦，”Miljkovic说。

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