半导体行业在下一代技术中所面临的两大技术挑战是散热和有效的功率传输。即使小型晶体管也需要降低电源电压，但是更快的时钟速度和越来越多的使用叠芯封装使散热成为一个关键问题。而且，当电源电压减小后，具有足够品质的电源成为更大的挑战。
热电冷却器采用了Peltier效应（见图）。电流从包含不同金属或不同导电类型半导体的电路中通过，在结之间产生了温度差。目前它们用于很多领域，包括微型致冷器。其主要优势是它们没有移动部分，而且在环境不利的材料中不需要改变相位。
把热电器件用于冷却电子设备一直讨论了几十年。虽然它们一直用于冷却图示加速器卡和超时CPU，但是直到目前对它们的需求很少。
当然它们没有消除对热沉的需要，仅是更有效地把热传输到热沉。事实上，它们因为焦耳加热产生热量。热沉必须能够处理这额外的负载。这额外负载的量取决于使用的材料和几何系数。通过解决这两个因素，该新型器件使附加负载达到最小。
本文介绍的热电器件是采用薄膜工艺制作的，膜厚约100um。基于本体热电材料的最薄器件是几个毫米厚。新型薄型器件有两个原因特别引人注意：它们能装进已封装的器件里，而不是装配到封装上，而且能用于精确的局部冷却，例如芯片上的热斑。
局部冷却是解决热斑的一个好方法。在设计中要优先考虑消除热斑，但是许多时候是不可能的，或者偏移设计方案很远。冷却整个芯片以期望降低热斑温度是没用的，因为即使需要冷却，芯片的大部分并不需要太多冷却。直接冷却热斑，能简化整个封装设计，减少材料并降低设计成本。
Infineon正衍生出一个公司Micropelt，使其微型热电技术商品化。采用一种优化的溅射工艺，n型碲化铋(Bi2Te3)柱淀积在一个晶圆上，p型柱淀积到另一个晶圆上。每一个晶圆上的独立芯片都面对面接触形成冷却单元。
可以采用Si/SiGe制作Peltier冷却器，并且已有适合该材料体系的CMOS兼容工艺。开发的Infineon/Micropelt工艺为Bi2Te3提供CMOS型工艺。
从Research Triangle Institute衍生的Nextreme Thermal(Research Triangle Park, N.C.)公司已经开发了具有相似特征的热电冷却器。其技术也是采用薄膜Bi2Te3超晶格材料，该材料具有声子锁定特性，确保大部分的热传输是由电荷载流子运动完成的。这使得热不太可能向不希望的方向流动，所以更加有效。
Nanocoolers也开发了基于薄膜技术的热电冷却模块，但至今没有给出有关细节。该公司一直在热电冷却器和液态金属冷却技术两方面都投入精力，但最近仅专注于热电冷却器。
热电冷却的另一个应用是激光二极管冷却。激光二极管散发掉大量的热，其输出波长也对温度灵敏。微型热电冷却器除了足够小以适合激光二极管封装外，还提供更快的反应时间。热电冷却器在这种应用中提供有效的温度控制是可想而知的。
另一种热电效应有助于功率传输。Seebeck效应把热能转换成电能。Seeback效应器件可采用制作Peltier效应器件的相同工艺进行制作，而且它们能把废热转化为电力再利用。
因为废热一般由消耗大量功率的晶体管产生的，局部热再利用有助于增加正好需要的位置的功率传输。事实上，这最多能减少局部电源波动，但是电源电压也随之降低，有助于减少电源波动，这是受欢迎的。
随着晶体管越来越小，以前作为芯片外围的东西往往进入芯片内部，而且有目的地散热显然成为一种趋势，这需要把更小的冷却器装进封装内。
