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中国学科发展战略:电子设备热管理

2022-8-8 17:22| 发布者: admin| 查看: 1162| 评论: 0|来自: 公众号:传热传质青委会

摘要: 电子设备在国民经济和军事国防领域中发挥着不可或缺的关键核心和支撑作用。受电子器件自身效率的限制,输入电子器件的近80%电功率耗散会转变成废热;如果不能及时有效地解决电子元器件与设备产生的废热排散和温度控 ...

5我国电子设备热管理学科发展战略建议

面向我国电子技术的发展需求,本书提出了我国电子设备热管理学科发展战略建议。

5.1 加强基础研究和跨学科交叉领域研究

尺度微小化、高集成度、 3D组装结构、物理场复杂化及工作环境的极端化对传统的热管理方法与技术提出了挑战,需要围绕电子器件与设备跨时空尺度热量产生与传输机理、异相/异质界面传热特性、高热流密度过冷沸腾与界面性能调控、多场多因素耦合驱动、相间强非线性和非平衡作用传热机理等前沿热点和基本科学问题,重视基础领域研究的突破与创新,探索高热流密度电子器件与设备热管理方法与技术。与此同时, 要解决面向下一代高性能、 高集成度、 大规模电子设备散热瓶颈, 需要从新型半导体材料和制备技术、 高导热封装热管理材料和先进三维封装技术、 高效相变换热技术和元件、 系统热管理优化设计等多维度多层次协同攻关。这必然要涉及传热学、 微电子学、 物理学、 材料、 力学、 机械和控制等多个学科交叉, 针对大型数据中心的热管理还将会结合人工智能、 大数据等信息技术, 因此电子设备热管理是一个典型的多学科交叉领域, 需要结合现代信息、 物理、 材料、 化学等学科的新概念和新方法, 充分地考虑热材料的耦合作用, 建立创新的热管理方法与技术。

5.2 打造国家级电子设备热管理研究平台

未来十年将成为我国电子信息技术和产业赶超发达国家的重要窗口期,也是我国在高功率、高集成、 高热流密度芯片热管理及超大型电子设备、 大规模数据中心热管理等核心关键热管理技术领域突破瓶颈和封锁的关键时期。迄今, 我国在电子器件与设备热管理学科领域尚未设立国家级研究机构和平台,研究力量有限且分散,研究方向杂散, 亟待建设具有较强实力的国家级电子器件与设备热管理技术科研平台,设立相应的国家重点实验室,集聚并建设高水平研究队伍,从电子器件与设备的产热传热散热和电学性能等全链条着手,系统深入地开展基础性、前沿性、 探索性和原创性的研究工作, 突破高热流密度条件下电子器件与设备热控制的技术壁垒, 不断形成具有我国自主知识产权的原创的电子器件与设备热管理方法和技术,支撑我国电子行业发展对热管理技术的需求,打破国外对该领域先进技术的封锁,改善我国电子信息行业长期缺乏核心技术、自主创新能力弱、发展受制于人的现状,加速推进我国电子信息行业的转型升级,为我国工业建设和国防安全中的先进电子设备与关键器件的研制提供战略性基础技术。

5.3 加大学科投入、重视学科规划和加强人才培养

目前,我国尚未单独设立电子热管理学科,也未见专门针对电子设备热管理学科的系统发展规划,电子器件与设备热管理方面的研究工作还主要是依托工程热物理学科,这不仅限制了电子器件与设备热管理理论与方法的进一步发展,也导致相关人才培养难以跟上产业界需求。建议国家设立专门的人才培养与培育扶持计划,面向电子行业的技术发展和需求,积极促进热科学、电子学、 物理、 机械、 力学、 材料和计算机等多学科交叉, 在现行大类招生的基础上, 设立专门的电子器件与设备热管理的专业方向, 开设一批前沿性、 专业性和针对性的课程, 加强相关课程建设和实验室条件建设的支持力度, 加强与电子行业的企业和研究院所的合作办学和联合培养, 加强国际学术交流, 培养具有扎实的基础知识、 熟练的专门技能、 较强的创新意识和创新能力、 清晰的国际视野、 敏锐的专业洞察能力的电子器件与设备热设计的专业人才, 支撑我国电子信息技术领域的快速发展。

5.4 研发具有自主知识产权的热分析和设计软件

目前市场上成熟的电子器件与设备热分析和设计商用软件均是欧美地区的发达国家开发的,这些进口软件已经完全占领我国电子器件与设备热设计及热分析市场。我国目前尚未有一款成熟而使用面广的商业化热设计及分析软件面世,甚至目前都难以谈及具有自主知识产权的热设计软件开发,一旦发达国家对我国采取卡脖子措施,必将极大地影响我国电子器件与设备开发和研制。因此, 建议设立电子器件与设备热设计与分析软件研制专项, 组织动员全国高校、 研究院所和企业用户等各方面的力量, 开展大协作, 协同攻关, 研制并发展具有我国自主知识产权的电子器件与设备热设计软件;同时, 要鼓励电子信息行业尽可能地采用国产电子器件与设备热设计与分析方面的软件,并给予一定的包容和扶持,否则极易错过未来十年的窗口机遇期,可能导致我国在热设计软件核心技术上长期落后于人。

总之,当前科学技术发展迅猛,面对日趋激烈的国际竞争局面,特别是面对关键核心技术要不来、买不来、 讨不来的严峻现实, 需要我们静下心来, 勤奋工作, 刻苦攻关, 补上电子器件与设备热管理方面的短板;需要我们坚持创新驱动发展战略, 坚定不移地走创新发展道路, 敢于攻坚克难, 敢于开展变革性研究, 潜心培育创新人才, 努力实现电子设备热管理方面关键核心技术和软件自主可控, 牢牢把握和保障我们的发展主动权。

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