导语：相变散热器在保证航天器件、消费电子器件、智能电动汽车热管理功能的同时，也可以节省大量的电力资源
文/郑也
随着芯片的加工工艺精度进入原子级别，任何缺陷都被会被无限放大，比如在内部结构中仅仅缺少一个原子的厚度，就可能引起非常大的漏电流，这样的漏电流不仅白白浪费了电能，更是引起芯片严重发热或过热的原因。
一个伴随电力应用产生的“附属品”，覆盖了人类社会活动中的全部领域，几乎所有的电子设备都会采用特定的散热设计，以降低在使用过程中的热量集聚，确保器件能够释放出足够的性能。
在消费电子领域中，智能手机等设备的散热问题是一个经久不衰的问题，无论手机算力如何提升，在实际使用中都离不开散热器件保驾护航，而在航空航天领域中，面对器件各种高热流密度且总功率很大的特定场境，科学有效的器件散热则是一次航空航天任务成功的最后一道屏障。
10月14日，长征二号丁运载火箭在太原卫星发射中心点火升空，以“一箭十一星”的方式成功将11颗卫星送入预定轨道，其中，包括一颗轨道大气密度探测实验卫星。
据悉，该卫星将长期负责大气密度预测保障服务体系的“探”环节，建立中国自主中低轨大气模型，其严苛的工作环境对散热器件的可靠性有着极高的要求，而该颗卫星采用了国内首次尝试的航天特种相变热管。
该套特种相变热管生产商深圳威铂驰热技术有限公司CEO Hank Lee表示，“因为汽-液相变散热器工作的自发性，无需额外耗能就可以实现热量搬迁和器件、设备等的降温，在保证航天器件、消费电子器件、智能电动汽车热管理功能的同时，也是在为碳中和和碳达峰在贡献力量。”
打破国外垄断，实现中国制造
由于缺乏特定真空及其复杂的多孔毛细结构的汽-液相变基础理论研究和吸液芯热管的应用研究，过去国内航天工程曾长期依赖于境外同类产品。但这一状况正随着中国大陆热技术厂商的崛起而得到转变。
2020年，国内厂商威铂驰打造了首颗游戏手机高功率传热散热超薄VC(Vapor Chamber)散热器，单个器件热流密度超过10W/cm²，达到业界顶尖水准。
在航空航天领域，威铂驰的研制工作也取得了重大进展。在本次发射的轨道大气密度探测实验卫星上，其搭载了新一代高热流主控板，并采用航天特种汽-液相变热管对其进行温度控制。
在太空环境下，散热问题是确保卫星正常工作的重中之重，卫星的向阳面和向阴面的温差可能高达250℃以上，汽-液相变散热器就是解决其温差的关键技术。
据悉，威铂驰研发生产的航天特种相变热管其内部工质运行完全依靠毛细泵力驱动，不会产生任何影响卫星工作的振动及电磁干扰。
在地面实验中，该型散热器能够承受超过100℃时饱和水蒸气内压，以及外太空微压环境下对航天器件的密封要求，其漏率可保证散热产品30年性能衰减不超过设计标准的5%。
由于相变散热器强大的热自适应能力，发热电子器件可以在整个传热路径上快速达到热平衡，即使在零重力的环境下，散热器内部的液态工质仍然可以回流到热源区域，并且全程无机械动力和额外耗能。
目前，威铂驰公司研发生产的该航天特种相变热管在轨表现良好，工作状态正常。
千亿级别蓝海，助力实现低碳经济
作为一项曾被广泛应用于工业领域的技术，近年来5G行业的发展让汽-液相变散热器的应用开始向电子消费品领域延伸。
华为轮值CEO徐直军曾表示：“仅从芯片耗电量来看，5G是4G的2.5倍”。这意为导热、散热将在5G设备存在的一个巨大挑战，并且未来6G、7G技术的挑战将更加棘手。
目前，超过半数的5G手机均搭载了薄热管和散热片组件，尤其是在强调性能的游戏手机品牌中，黑鲨、iQOO均采用了超过5000mm²的超大均热板，其实际散热表现要远好于搭载同SoC平台的机型。
公司创立之后，威铂驰先后成功研发出0.2mm厚度的超过5000mm²的大面积超薄均温板，以及面积超过6200mm2且厚度0.25mm的超薄均温板，并成功量产0.32mm和0.35mm 厚度超薄热管。据悉，目前威铂驰旗下产品已经被小米、vivo、比亚迪、黑鲨等国内外厂商产品采用。
不仅是智能手机，在笔记本电脑、服务器IT设备、工控机智能设备、5G基站、医疗设备等市场，汽-液相变散热开始逐渐成为主流。
与传统的风冷散热系统相比，汽-液相变散热器具备更加优秀的散热性能，具有热阻低、重量轻、散热功率高等特点。此外，相变散热器在噪音方面也能得到很好的控制，而且由于无机械组件的运动，其可靠性也要高于传统的靠运动部件驱动的散热器。
在消费电子领域之外，5G商用基站和大数据中心的兴建也让汽-液相变散热器有了大施拳脚的机会。公开信息显示，在2023年前，全球的5G商用基站有望达到3500万台，这将成为汽-液相变散热器重要的应用场景。
前瞻产业研究院预计，2018年-2023年散热产业年复合增长率有望达到8%，市场规模有望从2019年的1497亿元增长到2023年的2199亿元。从长期发展趋势来看，5G带来的网络流量增加，将会驱动服务器应用和商业基站的进一步上量，其连带的散热市场规模将迎来一次爆发。
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