石墨膜、热管、均温板等传统被动散热方案，依靠热量自发从高温区向低温区传导。然而空气自然对流换热系数仅为5–25 W/(m²·K)，难以应对芯片局部超高热流密度带来的散热压力。

想要突破散热瓶颈，必须从被动导热转向主动输热，而实现这一转变的核心元器件，是基于逆压电效应的压电陶瓷驱动器。

2026年上半年，深圳大学黎冰团队、瑞声科技、美国xMEMS等机构与企业接连释放压电主动散热技术量产信号，标志着压电陶瓷正在从传感器、执行器的传统角色中走出，成为AI热管理赛道上的关键角色。

一、逆压电效应

逆压电效应是压电陶瓷的核心特性：对材料施加交变电场时，内部电偶极子随电场偏转，促使晶格发生周期性伸缩形变。以主流锆钛酸铅（PZT）陶瓷为例，其形变量可达微米至亚微米级，响应速度达到微秒级，能量转换效率优异，且无旋转结构。

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将压电振子集成至微型泵腔，即可打造全固态流体驱动器。压电振子往复弯曲，让泵腔容积交替变化形成压力差，推动空气、冷却液等流体定向流动。对比传统旋转风扇，该结构无叶片、无轴承，几乎不存在机械磨损。其工作频率集中在20至100 kHz，超出人耳听觉范围（20 kHz），运行噪音极低；压电振子最薄可达0.1 mm，整套散热系统厚度可控制在2 mm以内。流体流速超0.5 m/s，对应换热系数为100至1000 W/(m²·K)，较自然对流提升1至2个数量级。

二、材料选择

当前应用于主动散热的压电材料，按器件形态可分为块体陶瓷和压电薄膜两大路线。其中块体陶瓷以PZT基为主，压电薄膜则涵盖AlN、ScAlN、PZT等材料体系。

（1）PZT基块体陶瓷

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PZT块体陶瓷压电常数d₃₁和d₃₃为200至600 pC/N，机电耦合系数高，驱动力大。该材料制备工艺成熟，经固相合成粉体、流延或干压成型、1100至1300℃高温烧结、极化处理即可量产。

优势在于输出性能强，驱动电压仅几十至百余伏，可满足大风量、高背压的使用需求；短板是极限厚度难以突破0.1 mm，与硅基MEMS工艺兼容性较差，批量生产一致性管控难度高。

目前主要应用于笔记本电脑、服务器边缘端等对厚度约束宽松、要求大散热功率的设备。

（2）压电薄膜

PZT压电薄膜（来源：佛山卓膜科技）

压电薄膜通过溅射或溶胶-凝胶工艺在硅衬底上生长，厚度为0.5至10 μm。压电薄膜材料体系丰富，常见的氮化铝（AlN）薄膜压电常数较低（d₃₃约5 pC/N），但具备极佳的CMOS工艺兼容性；掺杂钪元素制成ScAlN薄膜后，压电性能可数倍提升，成为消费电子主流选择。PZT薄膜压电常数较高（100至200 pC/N），但制备温度约700摄氏度，与标准CMOS工艺兼容性较差。

压电薄膜可通过MEMS光刻实现精细图形化，能与驱动电路单片集成，制成毫米级散热芯片。受限于结构，其输出力与形变量小于块体陶瓷，通常依靠谐振结构、阵列设计放大散热效果。

三、产业现状

现阶段，压电主动散热技术已从实验室逐步走向产业化，国内外多家企业产品进入试产、量产阶段。

锐盟半导体推出的压电主动散热微系统，核心振子厚度0.1 mm，整机厚度不足2 mm，搭配自研驱动芯片与AI算法实现智能按需散热。2026年CES展会上，锐盟与传音联合发布MagicCool压电风扇，完成压电风扇在智能手机的首次落地。同时，企业联合飞荣达在东莞松山湖搭建微泵液冷量产线，规划月产能百万套（整机），产品已进入头部供应链，覆盖手机、平板、光模块、人形机器人等多领域。

锐盟半导体压电风扇爆炸图

瑞声科技采用MEMS压电薄膜路线，旗下CoolFan主动散热芯片基于ScAlN材料，薄至1 mm，支持SMT表面贴装。产品在低压驱动下风量可达3 L/min以上，功耗仅100 mW，背压超500 Pa，运行噪音约30 dB。目前已完成试制、进入小批量试产，预计2027年初大批量出货，主攻AI手机、智能手表、XR眼镜等轻薄智能终端。

瑞声科技MEMS压电主动散热芯片工作原理示意图

同时，美国xMEMS的µCooling产品采用超声波MEMS技术，工作频率超50 kHz，全固态设计，厚度小于1 mm，背压突破1000 Pa；Frore Systems的AirJet系列已商用落地，搭载于超薄笔记本，散热功率可达5–15 W。海内外赛道呈现齐头并进的态势。

四、结语

压电主动散热技术的出现，正在改变陶瓷在半导体热管理领域的价值定位。传统氮化铝热沉、碳化硅基板仅作为被动导热载体，而压电陶瓷依托能量转换特性，主动驱动流体搬运热量，从结构配件升级为散热系统的功能核心。

不过，陶瓷在长期高频振动下的疲劳可靠性、液冷方案的密封与气泡控制等工程问题，仍是制约其在更广泛场景中大规模应用的瓶颈，需要材料、工艺和系统层面的持续攻关。

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