高速電路設計中的散熱考慮

在普通的數字電路設計中，我們很少考慮到集成電路的散熱，因為低速芯片的功耗一般很小，在正常的自然散熱條件下，芯片的溫升不會太大。隨著芯片速率的不斷提高，單個芯片的功耗也逐漸變大，例如：Ｉｎｔｅｌ的奔騰ＣＰＵ的功耗可達到 25W。當自然條件的散熱已經不能使芯片的溫升控制在要求的指標之下時，就需要使用適當的散熱措施來加快芯片表面熱的釋放，使芯片工作在正常溫度范圍之內。 通常條件下，熱量的傳遞包括三種方式：傳導、對流和輻射。

傳導是指直接接觸的物體之間熱量由溫度高的一方向溫度較低的一方的傳遞，對流是借助流體的流動傳遞熱量，而輻射無需借助任何媒介，是發熱體直接向周圍空間釋放熱量。 在實際應用中，散熱的措施有散熱器和風扇兩種方式或者二者的同時使用。散熱器通過和芯片表面的緊密接觸使芯片的熱量傳導到散熱器，散熱器通常是一塊帶有很多葉片的熱的良導體，它的充分擴展的表面使熱的輻射大大增加，同時流通的空氣也能帶走更大的熱能。

風扇的使用也分為兩種形式，一種是直接安裝在散熱器表面，另一種是安裝在機箱和機架上，提高整個空間的空氣流速。與電路計算中最基本的歐姆定律類似，散熱的計算有一個最基本的公式： 溫差 = 熱阻