在晶格結點上的原子并不是固定不動的。原子常圍繞某一固定的位置作輕微 的振動(表現出彈性)。隨著溫度的升高，振動的范圍也增大，因而晶格有了膨 脹，這也就是金屬受熱膨脹的原因。當溫度升高到熔點后，原子振動范圍顯著增 大，全部脫離了原先的位置，這便意味著金屬已經熔化。

冷卻后，隨著溫度的降 低，原子間吸引力逐漸增大，當溫度降低到凝固溫度以下時，原子間的吸引力已 經達到了克服原子混亂運動的力量，原子有規則地排列，這就開始了結晶過程。 如果金屬材料冷卻到原室溫后繼續降低溫度，晶格就越來越緊密，體積就收縮 這就是金屬材料遇冷收縮的原因。?

金屬材料的熱脹冷縮性質是各不相同的，我們用線膨脹系數來表達這種不 同，它表示在一定溫度范圍內每升高一度在一定方向上膨脹多少。

對于一般物體，熱脹冷縮是成立的，主要是有與溫度升高，分子的動能增加，分子的平均自由程增加，所以表現為熱脹冷縮

因為硅片整體，長程有序的襯底還是占絕大部分，其熱脹冷縮比較一致，內連金屬延展性很好，可以跟隨其進行伸縮。且總體來說體積變化比起塑料、金屬塊等物體要小得多。

普通硅片/砷化鎵/鍺晶體薄片放在平臺上直接澆液氮，也是不會壞的。這個過程我工作實驗室經常做，在線測試步驟之一。另外說到功率問題：溫度到液氮附近后，集成電路器件遷移率一般會暴漲2-3倍，注入區電阻率下降一些。帶來的直觀感受是MOSFET飽和電流大大增加。

通用CPU一般數字電路占主導，大飽和電流帶來的好處是后端柵極充放電速度增加，但溫度降低，MOSCAP增加，幅度不如飽和電流。也就是說，單位時間內充放電電流增加了，但總量其實還好。

總體功率只要頻率不增加的話是沒什么變化的，因為CMOS電路作為壓控器件組合，主要的功耗在于狀態變化過程，只要頻率和指令數量不變，工作能耗就維持在大致相仿的水平。但前面也提到了，低溫下飽和電流激增，因此充放電速度更快，可以支撐更高的工作頻率。

這也是超頻用液氮降溫的主要意義之一。這個回答一方面是針對有些回答說液氮溫度就壞了的，另外答案本身存在局限性：CPU封裝形式決定了其民品場合運用，不考慮這樣極端溫度的長期工作，因此比起核心die，PCB基板因受熱不均碎裂可能性更大。

陶瓷基板則需要具體分析。因此我上面的這些想法只針對硅片本身。做過一些液氮溫度附近的半導體性質研究，斗膽胡亂說幾句，請各位指正。