近年来，微型集成电路和电子芯片已成为科技发展的重要组成部分。随着它们集成度的不断提高，其总功耗呈指数上升。在多核芯片中，单个核的异常发热会直接影响其他核甚至整体的运算能力，这意味着局部异常发热会使芯片热管理变得更加困难。在当前电子产品的所有故障中，由异常发热造成的损坏超过了55%。当电子芯片温度接近70-80 °C时，其性能每升高2 °C就会降低~10%。因此，电子芯片的精准控温日益成为影响电子工业发展的重要因素。

图1点阵式主动电卡制冷薄膜的制备及表征

  近日，南开大学材料科学与工程学院马儒军教授团队报道了一种高效的点阵式电卡(Electrocaloric, EC)制冷器件，可以有效地针对多核芯片的局部异常发热问题进行主动精准控温。通过三乙胺(Et₃N)化学改性，在P(VDF-TrFE-CFE)骨架上引入了C=C双键，降低了偶极翻转的能垒。同时，Ba_0.6Sr_0.4TiO₃纳米粒子的掺入进一步提高了材料的EC性能和导热系数，并更适用于高频率下的热传导和静电驱动效果(图1)。

图3精准控温电卡制冷器件的热管理应用。

  本设计的点阵式EC冷却器件尺寸仅为5×7×0.4 cm³，同时可实现针对多核芯片温度差异化的热管理需求。EC器件中的每个制冷像素点可以独立或协调工作，响应时间仅为1 ms。在相同的条件下，本设计的EC制冷器件能够将模拟CPU(NO:CT-JRP, 5V/2W)的表面温度稳定地抑制在59.1°C。在冷却性能上与CPU风冷散热器相当，并且远优于桌面风扇(图3)。这种结构紧凑、可嵌入、高性能、点阵式EC制冷器件为主动、精确定位和温度差异化热管理提供了灵活的策略，在微电子过热保护方面具有很大的应用潜力。

  该工作以“An active pixel-matrix electrocaloric device for targeted and differential thermal management”为题发表在《Advance Materials》上。论文第一作者为博士生白培加，通讯作者为马儒军教授，该研究得到了国家自然科学基金委以及科学技术部的资助。

  原文链接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.202209181