今天的人工智能可謂是炙手可熱。
這里的熱,除了受到資本追捧,還有另一層含義,那就是物理意義上的熱。
隨著生成式人工智能對算力需求的爆發(fā)式增長,芯片功耗和發(fā)熱量急劇攀升。幾年前,訓(xùn)練早期 ChatGPT 的 GPU 功耗在 400 瓦左右,而最新的人工智能加速器,功耗已經(jīng)飆升到了它的 10 倍有余。
要實(shí)現(xiàn)未來算力的百倍增長,必須首先將冷卻能力提升 10 倍,但傳統(tǒng)的風(fēng)冷散熱系統(tǒng)根本無法應(yīng)對如此高的負(fù)荷。熱量,不僅拖慢了芯片運(yùn)行速度,還從本質(zhì)上制約了硅基芯片的發(fā)展,造成了所謂的“熱功率密度危機(jī)”。
為了應(yīng)對這個(gè)挑戰(zhàn),瑞士公司 Corintis 開發(fā)了一套片上微流體冷卻系統(tǒng),試圖在硅芯片內(nèi)部直接打破熱量魔咒。
(來源:Corintis)
Corintis 近日表示,該技術(shù)已通過與微軟的里程碑式合作得到驗(yàn)證,相較當(dāng)前最先進(jìn)的液冷技術(shù),其散熱效率提升高達(dá)三倍。
該公司還宣布完成 A 輪融資,規(guī)模約 2400 萬美元。目前公司總?cè)谫Y達(dá)到 3340 萬美元,最新估值約 4 億美元。此次融資由 BlueYard Capital 領(lǐng)投,F(xiàn)ounderful、Acequia Capital、Celsius Industries、XTX Ventures 等機(jī)構(gòu)跟投。
半導(dǎo)體行業(yè)巨擘、英特爾首席執(zhí)行官陳立武(Lip-Bu Tan)也已加入 Corintis 董事會(huì)。Corintis 表示,他在今年 3 月出任英特爾首席執(zhí)行官之前就已加入,只是近日才官宣。
(來源:路透社資料圖)
Corintis 公司成立于 2021 年,源自于瑞士洛桑聯(lián)邦理工學(xué)院的研究成果,由首席執(zhí)行官雷姆科·范·厄普(Remco van Erp)、首席運(yùn)營官薩姆·哈里森(Sam Harrison)和科學(xué)顧問埃利森·馬蒂奧利(Elison Matioli)共同創(chuàng)立。
該公司分別在 2024 年和 2025 年獲得了瑞士 Top100 初創(chuàng)企業(yè)的第二名和第一名。
(來源:Top100 Swiss Startups)
據(jù) Corintis 官網(wǎng)描述,其核心產(chǎn)品是 Glacierware 平臺(tái)。利用用戶提供的芯片功率圖和工作參數(shù),它可以通過 AI 技術(shù)提供“超高速的計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)模擬”,自動(dòng)執(zhí)行冷卻優(yōu)化,最終輸出一個(gè)“最優(yōu)的微流控通道設(shè)計(jì)方案”。
圖 | Glacierware 簡介(來源:Corintis)
想要搞清楚這意味著什么,我們要先從芯片散熱策略說起。
目前主流的芯片散熱方案,如風(fēng)冷散熱或液冷冷板散熱,采用的是毯式冷卻策略,覆蓋到的地方都在均勻散熱。
然而,熱量在芯片上很難做到均勻分布。芯片設(shè)計(jì)中的計(jì)算核心、高帶寬內(nèi)存接口等模塊會(huì)形成局部熱點(diǎn),其功率密度遠(yuǎn)高于其他區(qū)域。
如此一來,均勻散熱的效率就變得十分低下。芯片的低溫區(qū)域會(huì)被過度冷卻,卻又無法壓制住幾個(gè)熱點(diǎn)的峰值溫度,導(dǎo)致資源浪費(fèi)。
因此,與其追求總散熱設(shè)計(jì)功耗,不如追求更精確、高效地應(yīng)對局部峰值功率密度。這對散熱策略提出了更精準(zhǔn)的微觀尺度要求。在最理想的情況下,芯片的冷卻方案應(yīng)當(dāng)能夠感知并適應(yīng)其內(nèi)部復(fù)雜的熱量變化。
Corintis 聯(lián)合創(chuàng)始人兼首席執(zhí)行官雷姆科博士表示,傳統(tǒng)方法就像“用刀片在銅塊上刻出幾條平行的鰭片”,而他們想實(shí)現(xiàn)的是“在芯片設(shè)計(jì)與散熱設(shè)計(jì)之間架起一座橋梁,將冷卻視為一項(xiàng)設(shè)計(jì)特性,而非事后補(bǔ)救?!?/p>
在多篇 Corintis 與微軟聯(lián)合發(fā)表的論文中,我們得以了解其技術(shù)路線的創(chuàng)新之處:源于自然的仿生學(xué)設(shè)計(jì)哲學(xué)、人工智能驅(qū)動(dòng)的軟件平臺(tái)、先進(jìn)的硅基微加工工藝。三者共同構(gòu)成了其散熱方案。
圖 | 功耗感知微流體冷卻優(yōu)化方法(來源:論文)
據(jù)介紹,Corintis 的設(shè)計(jì)理念受生物啟發(fā),其微流控通道網(wǎng)絡(luò)形態(tài)酷似“葉脈或蝴蝶翅膀上的紋路”。在相關(guān)論文中,這種結(jié)構(gòu)被稱為“分層級的通道網(wǎng)絡(luò)”,它模仿了生物循環(huán)系統(tǒng)中的動(dòng)脈、靜脈和毛細(xì)血管,旨在實(shí)現(xiàn)熱傳遞效率與流體壓降之間的最佳平衡。
在流體力學(xué)中,流體阻力(即壓降)與通道的水力直徑成反比,這意味著狹窄的通道會(huì)增加泵送流體所需的能量。而動(dòng)物的血管系統(tǒng)通過分層結(jié)構(gòu)解決了這一矛盾:粗大的主動(dòng)脈以較低的阻力輸送血液,隨后分叉為更細(xì)的血管。
微流控通道網(wǎng)絡(luò)的最終目標(biāo)是,針對每一塊芯片,生成一個(gè)由“形態(tài)精確的微米級通道組成的復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)”,作為其最優(yōu)散熱設(shè)計(jì)。網(wǎng)絡(luò)中的主干道就是主動(dòng)脈,而覆蓋芯片熱點(diǎn)的就是毛細(xì)血管,負(fù)責(zé)進(jìn)行高效的熱交換。
圖 | Corintis 展示的芯片熱量圖模擬(來源:Corintis)
為了將這種仿生設(shè)計(jì)理念轉(zhuǎn)化為可制造的工程藍(lán)圖,Corintis 開發(fā)了人工智能驅(qū)動(dòng)的軟件平臺(tái) Glacierware,目前仍處于封閉測試中。
據(jù)介紹,這是一個(gè)高度自動(dòng)化的設(shè)計(jì)平臺(tái),它結(jié)合了“多尺度計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)”與“前沿人工智能技術(shù)”,能夠提供“超高速計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)”仿真優(yōu)化能力。
它的工作流程是接收用戶輸入芯片的功率圖和工作參數(shù),激活云端人工智能引擎自動(dòng)執(zhí)行冷卻優(yōu)化,最終輸出合適的微流控通道設(shè)計(jì)方案。
對于一塊芯片而言,潛在的微流控通道布局?jǐn)?shù)量是一個(gè)天文數(shù)字。技術(shù)層面上,Corintis 并未詳細(xì)介紹 Glacierware 是如何通過人工智能算法實(shí)現(xiàn)的,只能等待其未來放出更多的技術(shù)細(xì)節(jié)。
圖 | Corintis 展示的芯片微流控通道設(shè)計(jì)方案(來源:Corintis)
最后,Corintis 技術(shù)路線的最終物理實(shí)現(xiàn),是將冷卻液直接導(dǎo)入蝕刻在硅芯片內(nèi)部的通道中。這些通道的尺寸與頭發(fā)絲相當(dāng),通過微加工技術(shù),如深反應(yīng)離子刻蝕,在芯片的硅襯底上制造出來。
Corintis 在相關(guān)論文中描述稱,這一做法從根本上解決了傳統(tǒng)散熱技術(shù)的物理瓶頸。
熱傳遞效率遵循熱學(xué)基本公式 ΔT=Q×Rth,其中 ΔT 是溫度變化(溫升),Q 是熱流量,而 Rth 是熱阻。要降低溫升,就必須在給定的熱流下最小化熱阻。
在傳統(tǒng)冷卻方案中,總熱阻是多個(gè)串聯(lián)環(huán)節(jié)熱阻之和。其中,熱量從硅芯片傳導(dǎo)至散熱器之間必須經(jīng)過導(dǎo)熱界面材料,如導(dǎo)熱硅脂,然后再通過銅質(zhì)均熱板。導(dǎo)熱界面材料和均熱板都有不可忽略的熱阻。
Corintis 的芯片內(nèi)微流控技術(shù),通過讓冷卻液直接與發(fā)熱的硅晶體管接觸,從物理上消除了導(dǎo)熱界面材料和均熱板,從而徹底移除了兩個(gè)熱阻。這使得總熱阻大幅降低,散熱效率大幅提升。
(來源:Corintis)
在論文中,Corintis 表示其冷卻方案在 CPU 上實(shí)現(xiàn)了最高 18°C 的熱點(diǎn)溫升降低。在流體力學(xué)性能方面,其壓降比傳統(tǒng)設(shè)計(jì)降低超過 67%。綜合來看,其平均熱阻相較于標(biāo)準(zhǔn)冷板冷卻方案可降低最多 55%。
作為實(shí)際驗(yàn)證,Corintis 與微軟合作開發(fā)并測試了芯片內(nèi)微流控冷卻系統(tǒng)。
微軟表示,它成功冷卻了運(yùn)行模擬 Teams 會(huì)議核心服務(wù)的服務(wù)器。這證明了它的有效性,接下來就是測試它的可靠性。
具體來說,在對運(yùn)行 Teams 核心服務(wù)的服務(wù)器進(jìn)行的真實(shí)場景測試中,Corintis 芯片內(nèi)微流控冷卻系統(tǒng)的散熱效率“比當(dāng)今最先進(jìn)的通用技術(shù)高出 3 倍”。更關(guān)鍵的是,它將 GPU 內(nèi)部硅芯片的“最高溫升降低了 65%”。
之所以選擇 Teams 會(huì)議,是因?yàn)榇蠖鄶?shù) Teams 電話和視頻會(huì)議通常在整點(diǎn)或半點(diǎn)開始。服務(wù)器在這些時(shí)間點(diǎn)的前后五分鐘左右會(huì)非常繁忙,其余時(shí)間則不太繁忙。
短時(shí)間內(nèi)的負(fù)載激增,芯片可能會(huì)因超頻而過熱,很適合用來測試微流控技術(shù)是否有效。
圖 | 微軟展示芯片內(nèi)的微流控通道(來源:微軟)
前文提到,Corintis 源自于洛桑聯(lián)邦理工學(xué)院的研究成果。作為 Corintis 的聯(lián)合創(chuàng)始人兼首席執(zhí)行官,雷姆科博士的學(xué)術(shù)履歷與公司的技術(shù)路線緊密相連。他擁有荷蘭埃因霍芬理工大學(xué)的碩士學(xué)位,并在洛桑聯(lián)邦理工學(xué)院完成了博士研究。
(來源:領(lǐng)英)
2020 年,他憑借兩篇論文分別斬獲了微電子和系統(tǒng)熱問題頂級會(huì)議 THERMINIC 和 IEEE ITherm 的最佳論文獎(jiǎng)。而這兩篇論文分別描述了芯片散熱和微通道冷卻技術(shù),幾乎就是 Corintis 的核心。
不到兩年后,他就聯(lián)合埃利森教授成立了 Corintis。后者擔(dān)任公司的科學(xué)顧問,也是洛桑聯(lián)邦理工學(xué)院的功率與寬禁帶電子研究實(shí)驗(yàn)室主任。Corintis 的技術(shù)正是源于該實(shí)驗(yàn)室的研究成果。
(來源:領(lǐng)英)
獲得 A 輪融資后,Corintis 計(jì)劃用這筆錢實(shí)現(xiàn)大規(guī)模生產(chǎn)。
根據(jù)公司披露的計(jì)劃,這筆錢將用于擴(kuò)大團(tuán)隊(duì)規(guī)模,從 55 人擴(kuò)張至 70 人以上,同時(shí)還要在美國設(shè)立多個(gè)辦公室以服務(wù)北美客戶,以及在德國慕尼黑建立工程中心。
該公司還計(jì)劃大幅提升其制造能力,它已經(jīng)成功出貨了超過一萬套冷卻系統(tǒng),下一個(gè)目標(biāo)是在 2026 年實(shí)現(xiàn)年產(chǎn)超過一百萬片微流控冷板的產(chǎn)能。
總的來說,Corintis 的散熱解決方案挑戰(zhàn)了芯片熱管理的傳統(tǒng),同時(shí)推動(dòng)了兩個(gè)工程學(xué)科,電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化(用于芯片布局)和計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)(用于流體仿真)的深度融合。
讓計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)工具拿著芯片功率圖進(jìn)行熱流道優(yōu)化,讓散熱優(yōu)化與芯片的邏輯功能布局同步實(shí)現(xiàn),這不禁引人深思:或許我們未來將看到更多、更成熟的、具備“熱感知”的電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化工具。
參考資料:
https://corintis.com/
https://www.reuters.com/business/chip-cooling-startup-corintis-raises-24-million-adds-intel-ceo-lip-bu-tan-board-2025-09-25/
https://www.researchgate.net/publication/388500627_Efficient_Chip-cooling_using_Embedded_Biomimetic_Microfluidics
https://news.microsoft.com/source/features/innovation/microfluidics-liquid-cooling-ai-chips/
https://www.nextplatform.com/2025/09/26/microsoft-and-corintis-champion-microfluidics-cooling-pioneered-by-ibm/
https://www.top100startups.swiss/Engineering-startup-Corintis-wins-the-Top100-Swiss-Startup-Award-2025
運(yùn)營/排版:何晨龍
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