2026 年 6 月 16 日，韩国科学技术院（KAIST）跨学科联合团队正式发布颠覆性芯片内置一体化液冷散热技术，攻克超高算力半导体 “热墙” 瓶颈。该技术制冷性能系数（COP）达 106000，较《自然》期刊此前全球最优纪录提升 10 倍；在 2000W/cm² 极端高热流密度工况下稳定控温，泵送能耗仅为传统高端散热方案十分之一，一举刷新芯片冷却领域世界纪录，为 AI 大模型算力集群、高端 GPU、高功率射频芯片提供全新热管理解决方案。

当前全球 AI 算力高速迭代，先进 GPU、大模型训练芯片、3D 堆叠 HBM 存储芯片功耗持续飙升，单平方厘米芯片热负荷突破数百至两千瓦。传统风冷、外置冷板式液冷存在多层导热损耗、流道过长、散热不均、能耗居高不下等短板，热阻瓶颈严重限制芯片持续满负载运行，数据中心散热能耗常年占总耗电 40% 以上，散热技术已成为制约半导体性能释放的核心物理天花板。

为破解行业共性难题，KAIST 机械工程金成振教授、人工智能计算机学院李益振教授牵头组建联合课题组，深耕芯片级微流体热管理多年，创新研发嵌入式歧管微通道（MMC）一体化液冷架构，从底层重构芯片散热逻辑。

本次技术核心实现三大颠覆性创新：

第一，散热结构与硅片一体化集成。团队通过精密半导体刻蚀工艺，在硅芯片晶圆内部直接制备直径微米级、细于人发丝的微型流体通道，取消芯片、导热垫、冷板多层介质阻隔，热量无需跨层传导，大幅削减界面热阻，实现热源与冷却液零距离换热。

第二，分布式短路径歧管分流设计，解决传统微通道核心缺陷。传统单条贯穿式流道冷却液行程长、流体阻力大、局部温差悬殊；新技术采用多组分布式进出水歧管网络，冷却液多路同步均匀注入微通道，换热后快速分流回收，单段流体路径缩短 80% 以上，流道压力损耗大幅降低，全域温度均匀性显著提升，彻底消除芯片热点烧毁风险。

第三，兼容常温清水冷却介质，落地门槛大幅降低。整套系统无需低温制冷设备、特种氟化冷却液，仅依靠常温自来水即可完成极限散热，无需改造现有半导体产线与机房基础设施，商业化适配性远超两相相变冷却、金刚石复合散热等复杂方案。

实验室标准化实测数据创下行业历史性突破：在 2000W/cm² 超高热流密度极限测试环境中，芯片核心温度稳定控制在 100℃以内，无降频、无热失效；代表散热能效的 COP 数值达到 106000，意味着投入 1 单位泵送能源可带走 10.6 万单位热量，是 2020 年全球公开最优数据的 10 倍；同等散热需求下，冷却系统泵送功耗仅为行业顶级外置液冷方案的 1/10，可直接将 AI 数据中心整体制冷能耗压缩 60% 以上。

研究团队表示，这项散热技术可覆盖全品类高端半导体场景：面向超算与 AI 数据中心，能够支撑万卡级高密度 GPU 集群长期满负载训练，大幅降低机房 PUE 值；面向 6G 氮化镓射频芯片、星载功率器件，可解决高功率射频器件局部高温衰减问题；面向车载自动驾驶大算力 SoC、工业控制芯片，能缩小整机散热模组体积，助力设备小型化设计。

相较于单晶金刚石基底散热、激光纳米相变冷却等前沿路线，该一体化微通道液冷技术依托成熟硅基刻蚀工艺，量产成本可控、兼容现有封装流程。团队已完成 8 英寸硅片样片批量制备验证，计划联合全球半导体设备、服务器厂商推进产业化落地，预计 2027 年实现商用方案交付。

全球半导体热管理协会专家解读称，此次世界纪录级突破打破了近十年芯片散热效率提升缓慢的僵局。过去行业多在芯片外部优化散热系统，而该技术将冷却结构嵌入芯片本体，开辟 “芯片原生散热” 全新赛道，有望重塑高端算力服务器、先进射频器件的热管理设计标准，缓解全球算力基础设施能耗压力，为下一代 4nm、2nm 先进制程高功耗芯片扫清热障碍。

下一步，KAIST 团队将持续优化微通道精密加工工艺，探索金刚石复合衬底与歧管微通道融合方案，冲击更高热流密度散热指标，同步开放技术专利合作，推动高效冷却技术在全球算力、通信、航天领域规模化落地。