按照热展开机理的不同，芯片散热技术经历了四代变革［2，5］。第一代芯片散热器（翅片风冷）主要依靠铜／铝等金属的导热，来实现热量从局部热源到翅片散热面的展开。因为金属的热导率有限，所以在热源集中时扩散热阻非常明显，散热器的热展开能力存在很大局限。第二代芯片散热技术（热管）以相变吸热／毛细回流的热展开方式，极大提升了散热器的性能。然而，在高热流密度情况下，相变热展开受传热极限限制存在性能恶化的问题。第三代芯片散热技术（水冷、微通道、微喷等），采用水的对流换热来实现热展开过程，其典型特点在于结构灵活，热展开性能优越，同时耐极限热流能力强。
然而，作为第三代高性能芯片散热技术，水冷在向更高热流密度迈进时仍然面临诸多困难和瓶颈。主要原因在于：一方面，水热导率低，虽然可通过添加纳米颗粒等方法在一定程度上进行提升，但在极端热流密度情况时仍需要高流速或者微通道来提升换热能力，对驱动泵要求高；另一方面，水的沸点低，在高热流／低流速情况下容易发生沸腾相变，带来严重的系统稳定性问题。
随着芯片集成度和热流密度的持续攀升，亟须发展第四代先进芯片散热技术［5］。第四代散热技术须具备如下特征：结构简单，热展开性能优异，同时具有超高的耐极限热流密度的能力。液态金属芯片散热技术的提出为发展第四代芯片散热技术带来了曙光［2，23］。在单相对流情况下，液态金属的对流换热系数可以比水高数个量级［24］。同时，其出色的稳定性极大地拓展了散热领域由水冷所达到的极限热流密度。综合其性能优势，液态金属冷却方法非常有潜力作为芯片散热领域的第四代散热技术（图1-9）。(www.xing528.com)
图1-9 高性能芯片散热技术发展趋势［5］
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