傳統的晶片散熱裝置，必須獨立供電來產生冷空氣，並準確地在晶片表面上噴射處理，但這種方式已危及先進電腦科技的發展，因為未來的晶片會更小，更緊密地封裝在小小機盒裡，而且密度更高，產生的熱能也更高。因為這個原故，未來的電腦會需要比現在外掛風扇更有效能且降熱更快的冷卻系統。

紅外線圖的上方是微型唧筒未開的狀況，下方是打開唧筒散熱的狀況。(Source: UW)

為此，美國華盛頓大學的研究人員在最近成功建造了一種新的冷卻裝置，它的體積相當微小，而且在晶片上執行的可靠度與效能都令人滿意，可與任何最小的微電子元件來一起搭配使用。

此一專案的首席研究員，同時也是華盛頓大學電機系的副教授Alexander Mamishev說：「以這個微型唧筒而言，我們能夠整合冷卻系統在一個晶片上。」「如此就能允許有更好的應用與空間處理，這正是以前的方法所做不到的地方。」Mamishev進一步補充說，這表示此一微型唧筒是人們用這種方法首次做到這麼小的尺寸。他強調，這個觀念已經縈繞在腦海裡好幾年了，但就目前原型機的作業而論，直到現在還沒有真正地在電腦中實際運作來證明。

Mamishev與兩位博士研究生Nels Jewell-Larsen與Chi-Peng Hsu今年夏天在多個學術研究單位提出了一篇相關論文報告，並且預計在秋季再增加一篇論文來說明研究的成果。另外，華盛頓大學研究人員與共同研究的Kronos Advance Technology、Intel公司已經獲得西雅圖的華盛頓科技中心給予10萬美元的第二期專案補助。

展示的原型冷卻晶片包括有兩個基本元件：一個是發射體(emitter)，一個是集電體(collector)。發射體是一個大約半徑1微米的尖端構造，這麼小的尖端只有頭髮的300分之1，在尖端上建構了空中離子團，當電力充佈後，微小的顆粒就被推進到集電體表面的電場之內。隨著離粒子從發射體到集電體的游動，它們就能吹出冷空氣到整個晶片上，並驅除熱能。而透過在發射體與集電體之間不同的電壓變化，就能控制冷空氣的流動量。

這樣的發現顯然對未來電腦應用大有幫助，為了提高電腦效能而製造密度更高的電路，更多的電路等於有更多的熱能會產生，所以需要有創新的冷卻技術來代替過去體積大、噪音高且相對效能差的風扇與散熱裝置(金屬構成增加表面積來幫助散熱的底座)。傳統的散熱裝置雖然可以驅除熱能，但晶片與流動空氣無法密切配合，而且成本與故障率又過高。

所以Jewell-Larsen說：「我們的目標就是發展一種可以建置在第二代晶片上的先進冷卻系統，此一系統得以控制未來晶片日漸增高的熱能，且能配合散佈在整台電腦的各類電子元件的需要。」

Mamishev補充說：「它承諾了在熱能管理策略與設計上的一種新規格。」但還存在一些挑戰，一是必須投入開發數學運算模式來控制大型系統中眾多內建冷卻器晶片的順利運轉，這些冷卻唧筒面臨的是非常複雜且動態的系統裝置，還要注意微小等級、電子流體力學的作用、電場效應與動態供電的問題。第二項挑戰是如何檢用出最佳材料來建構一個高效能又耐用的結果。

Jewell-Larsen認為有一些證據顯示，使用奈米管與其它奈米結構的材料，可以得到較明顯的效能，這正是他們目前積極朝向的應用途徑。