台积电提议将液冷直接集成到芯片中。
在 VLSI Symposium 会议上，TSMC 专家展示了将液体冷却系统直接集成到芯片中的设计。 此类冷却芯片的解决方案可能会在未来得到应用，例如，在数据中心中，冷却系统通常需要冷却千瓦级的热量。

随着芯片内部晶体管密度的增加以及结合多层的 3D 布局的使用，冷却系统想要高效冷却的复杂性也随之增加。 台积电专家认为，一种未来很有前景的解决方案是将冷却液微管集成到芯片本身中。 这理论上听起来很有趣，但在实践中，这个想法的实现需要巨大的工程努力。

服务器领域的现代液体冷却系统通常使用两种类型的 LSS。 这要么是液体与处理器的传热盖直接接触，要么是将系统完全浸入非导电液体中。 第一种解决方案的缺点与现代处理器的结构特征有关。 它们由几层组成，类似的 LSS 能够仅从与冷却剂直接接触的芯片层有效地去除热量。 反过来，位于芯片的较低层部位将难以消散热量。 困难还在于，在这种情况下，冷却系统接触面上有额外的负载，因为来自芯片其他发热层的所有热量都通过它排解。 至于第二种直接浸入液体方法，它是有效的，但在大多数情况下，它比较贵。

台积电的目标是开发一种液体冷却系统，每平方毫米处理器占用空间能够散发 10 瓦的热量。 因此，对于面积为 500 mm 及以上的芯片，台积电的目标是可以排解 2 kW 的热量。 为了解决这个问题，台积电提供了几种方法：

1- DWC（Direct Water Cooling）：在晶体本身的上层制作液冷微管；
2- Si Lid with OX TIM：液体冷却作为单独的微管层添加，该层与主晶体通过OX（Silicon Oxide Fusion）连接作为热界面热界面材料（TIM）；
3-带 LMT 的硅散热盖：使用液态金属代替 OX 层。

每种方法都使用一种特殊的 TTV（Thermal Test Vehicle）铜质测试元件进行测试，其表面积为 540 平方毫米，晶体总面积为 780 平方毫米，配备有温度传感器。  TTV 安装在提供电源的基板上。 回路中的液体温度为25°C。

目前最有效的方法是直接水冷，能够实现 2.6 kW 的散热，温差为 63°C。 在OX TIM方法的情况下，在83°C的温差下排除了2.3 kW热量。 而在层间使用液态金属的方法效果较差，在这种情况下，可以仅排除了 1.8 kW热量，温差为 75°C。
台积电指出，导热率一定要高，但这提高导热率比较难。

为了在硅层中创建微散热通道，TSMC 建议使用一种特殊的金刚石刀具，它可以创建 200-210 m 宽和 400 m 深的导热通道。  300 毫米基板上的硅层厚度为 750 微米，该层尽可能薄以促进热量从下层传递。 台积电使用不同类型的导热小管进行了一系列测试。
测试发现，没有导热小管的表面的散热性能不足。 此外，当冷却剂流量增加时，它也没有太大改善。

台积电认为，未来极有可能对晶体进行直接液体冷却。 芯片上将不再安装金属散热器，液体将直接通过硅片，直接冷却处理器芯体。

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