一种液冷散热结构

本发明涉及光电合封，尤其涉及一种液冷散热结构。

背景技术：

1、数据中心的算力功能、数据传输功能主要由各种it设备组成，如服务器。在服务器中需要用到交换芯片以及光芯片等组件进行数据交换和数据传输。传统的数据中心光互连方式大多采用可插拔式的光芯片，通过服务器外部、内部的光纤和电学组件进行光和电信号的传输。随着数据交换的速率和带宽的需求逐年提升，面板可插拔的光芯片技术受到速率、尺寸的限制，已经逐渐达到瓶颈，因此光电共封装(co-packagedoptics，cpo)技术显示出了更好的应用于数据交换的潜力。

2、光电合封系统，就是不断的将光芯片和交换芯片的互连距离缩小，最终形成将光芯片与交换芯片集成到同一衬底上的结构。目前，已知最大的交换芯片的容量可达51.2t，且随着容量的不断提升，会采用多芯片组合的方式进行封装或堆叠结构进行异形封装，并且会添加一些增强机械强度的措施，如加强环等，如102.4t可用两个51.2t的芯片进行“拼接”。同时，单个光芯片的容量3.2t，整个光电合封系统需要一个交换芯片模块和16个光芯片，该交换芯片的功耗可达830w，根据oif标准组织提供的白皮书，单个3.2t光芯片的功耗为64w，因此整个组件功耗将会达到2000w，这还不包括电源系统以及其他电子器件系统。因此将如此大功耗的光、电器件集成到一起，势必要考虑到散热的问题，且光器件对于温度比较敏感，较大的温升会导致光信号质量的劣化。

3、因此，提供一种针对大功耗交换芯片异形封装的光电合封系统的液冷散热结构。

4、

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种液冷散热结构，用于解决现有技术中针对大功耗交换芯片异形封装的光电合封系统散热效果差、均温性差的问题。

2、为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

3、本发明提供一种液冷散热结构，液冷散热结构至少包括：

4、分液结构、第一微流道结构、接触冷板以及第二微流道结构；

5、所述接触冷板覆盖在所述第二微流道结构上方，所述第一微流道结构覆盖在所述接触冷板上方；所述第一微流道结构上方设置有分液结构；所述分液结构为螺旋桨式；所述第一微流道结构为针对光芯片设置的结构；所述第二微流道结构为针对交换芯片设置的结构。

6、可选的，所述分液结构包括进液结构以及出液结构；

7、所述进液结构包含1条进液流道；所述出液结构包括8条出液流道。

8、可选的，所述液冷散热结构应用于异形封装交换芯片的光电合封系统；所述光电合封系统的交换芯片功耗大于预设阈值。

9、可选的，所述第一微流道结构为对称式结构，用于对光芯片进行换热；

10、所述第二微流道结构为针对异形封装交换芯片设置的结构；所述第二微流道结构的尺寸小于所述第一微流道结构的尺寸。

11、可选的，对于所述光芯片，在所述液冷散热结构的四个边角分别设置出液口；

12、对于所述交换芯片，在进液口对称中心旁对称设置四个出液口；所述进液口的尺寸大于所述出液口的尺寸；所述进液口呈十字花型。

13、可选的，所述第一微流道结构以及所述接触冷板的中间镂空；镂空面积等于所述第二微流道结构的面积。

14、可选的，所述光电合封系统中光芯片基于所述交换芯片对称设置；所述光芯片的数量是根据光芯片自身带宽、光芯片自身速率、所述交换芯片的带宽以及所述交换芯片的速率来确定的。

15、可选的，所述光电合封系统的带宽大于预设带宽阈值；所述光电合封系统的速率大于预设速率阈值；所述光芯片的数量与所述带宽、速率成正比。

16、可选的，所述螺旋桨式的分液结构基于进液口呈中心对称，对四个方向的分液流量进行均匀化处理。

17、可选的，所述光电合封系统中包括交换芯片以及光芯片；所述光电合封系统的交换芯片的结温需控制在80℃以下。

18、与现有技术相比，本发明提供一种液冷散热结构，包括分液结构、第一微流道结构、接触冷板以及第二微流道结构；接触冷板覆盖在第二微流道结构上方，第一微流道结构覆盖在接触冷板上方；第一微流道结构上方设置有分液结构；分液结构为螺旋桨式；第一微流道结构为针对光芯片设置的结构；第二微流道结构为针对交换芯片设置的结构。螺旋桨式均匀分液结构，能够实现光芯片的均温性、低温性，同时保证光芯片与大功耗交换芯片不会造成彼此的热串扰，提升针对大功耗交换芯片异形封装的光电合封系统的散热效果。

技术特征：

1.一种液冷散热结构，其特征在于，液冷散热结构至少包括：

2.根据权利要求1所述的液冷散热结构，其特征在于，所述分液结构包括进液结构以及出液结构；

3.根据权利要求1所述的液冷散热结构，其特征在于，所述液冷散热结构应用于异形封装交换芯片的光电合封系统；所述光电合封系统的交换芯片功耗大于预设阈值。

4.根据权利要求3所述的液冷散热结构，其特征在于，所述第一微流道结构为对称式结构，用于对光芯片进行换热；

5.根据权利要求2所述的液冷散热结构，其特征在于，对于所述光芯片，在所述液冷散热结构的四个边角分别设置第一出液口；

6.根据权利要求1所述的液冷散热结构，其特征在于，所述第一微流道结构以及所述接触冷板的中间镂空；镂空面积等于所述第二微流道结构的面积。

7.根据权利要求3所述的液冷散热结构，其特征在于，所述光电合封系统中光芯片基于所述交换芯片对称设置；所述光芯片的数量是根据光芯片自身带宽、光芯片自身速率、所述交换芯片的带宽以及所述交换芯片的速率来确定的。

8.根据权利要求3所述的液冷散热结构，其特征在于，所述光电合封系统的带宽大于预设带宽阈值；所述光电合封系统的速率大于预设速率阈值；所述光芯片的数量与带宽、速率成正比。

9.根据权利要求5所述的液冷散热结构，其特征在于，螺旋桨式的分液结构基于进液口呈中心对称，对四个方向的分液流量进行均匀化处理。

10.根据权利要求3所述的液冷散热结构，其特征在于，所述光电合封系统中包括交换芯片以及光芯片；所述光电合封系统的交换芯片的结温需控制在80℃以下。

技术总结
本发明公开一种液冷散热结构，本发明涉及光电合封技术领域，用于解决现有技术中针对大功耗交换芯片异形封装的光电合封系统散热效果差、均温性差的问题。包括：分液结构、第一微流道结构、接触冷板以及第二微流道结构；接触冷板覆盖在第二微流道结构上方，第一微流道结构覆盖在接触冷板上方；第一微流道结构上方设置有分液结构；分液结构为螺旋桨式；第一微流道结构为针对光芯片设置的结构；第二微流道结构为针对交换芯片设置的结构。螺旋桨式均匀分液结构，能够实现光芯片的均温性、低温性，同时保证光芯片与大功耗交换芯片不会造成彼此的热串扰，提升针对大功耗交换芯片异形封装的光电合封系统的散热效果。

技术研发人员：温淞,薛海韵,陈钏,何慧敏,刘丰满,王启东
受保护的技术使用者：中国科学院微电子研究所
技术研发日：
技术公布日：2024/1/14