Революция в системах охлаждения электронных устройств набирает обороты благодаря xMEMS Labs и ее инновациям: µCooling fan-on-a-chip. Эта технология производит огромный ажиотаж в мире потребительской электроники, центров обработки данных на базе искусственного интеллекта и сверхкомпактных устройств. Если вы когда-либо задумывались, как охладить мобильный телефон или SSD без использования традиционных вентиляторов, эта статья расскажет вам все, что стоит за предложением xMEMS Labs.
Мы углубимся в то, как крошечный кусочек кремния меняет парадигму терморегулирования в эпоху миниатюризации и искусственного интеллекта. От своего происхождения в аудиоиндустрии до адаптации в качестве активной системы охлаждения для устройств, где пространство и эффективность имеют решающее значение, вентилятор на кристалле обещает решения там, где ранее существовало только пассивное охлаждение и проблемы перегрева. быть комфортным, потому что здесь мы расскажем вам все просто и подробно.
Что такое xMEMS Labs и что такое µCooling fan-on-a-chip?
xMEMS Labs — калифорнийская компания, основанная в 2018 году и специализирующаяся на разработке кремниевых решений на основе технологии MEMS (микроэлектромеханические системы). Их первые попытки выйти на рынок были сосредоточены на микроизготовленных динамиках для наушников, но они сделали шаг вперед, разработав активное охлаждение на уровне чипа.
Вентилятор на кристалле µCooling по сути представляет собой микроскопический вентилятор, полностью интегрированный в кремниевый кристалл. Он использует пьезоэлектрические свойства используемых материалов (отсюда и его технология "piezoMEMS") для создания движения и, следовательно, вытеснения воздуха. Удивительно то, что вся эта система имеет толщину всего 1 миллиметр и размеры 9,26 x 7,6 x 1,08 мм, вес менее 150 мг, что делает ее идеальной для устройств, где каждый миллиметр имеет значение.
Это продвижение разрушает традиционный барьер пассивного охлаждения, единственный жизнеспособный ресурс на сегодняшний день в мобильных телефонах, ультратонких ноутбуках или твердотельных накопителях высокой плотности. Благодаря его крошечный размер и отсутствие традиционных движущихся частей, Его можно установить в местах, которые раньше были немыслимы., обеспечивая локализованные потоки воздуха именно там, где они больше всего необходимы, и значительно снижая риск перегрева.
Основные технические характеристики и преимущества µCooling fan-on-aa-chip
Характеристики µCooling от xMEMS Labs поражают воображение и подчеркивают его эффективность, надежность и совместимость с экстремальной миниатюризацией. Некоторые из наиболее примечательных особенностей и преимуществ этой технологии включают в себя:
- Сверхмалые размеры и вес: Толщина всего 1 мм, вес менее 150 мг. 96% меньше чем другие активные альтернативы на основе не кремния.
- Мощность подачи воздуха: Один чип способен перемещать до 39 см³ воздуха в секунду, создавая давление до 1.000 Па — достаточно для рассеивания тепла в очень маленьких пространствах.
- Надежность и прочность: Поскольку это полностью цельный компонент, не имеющий типичных изнашивающихся лезвий или валов, он долговечен и практически не требует обслуживания.
- Тихая работа: Работает в ультразвуковом диапазоне, поэтому не создает шума, воспринимаемого человеческим ухом.
- Совместимость и универсальность: Его можно устанавливать в различных положениях (сбоку, сверху) на печатных платах или чипах, а его размер позволяет встраивать его в самые разные устройства.
- Защита IP58: Чип защищен от пыли и влаги, что делает его пригодным для эксплуатации в суровых условиях.
Эта комбинация делает µCooling особенно ценен в приложениях, где традиционное активное охлаждение просто не подходит. или невозможно из-за шума, вибрации или проблем с обслуживанием.
Как работает технология пьезоМЭМС при воздействии холода?
Чип действует как своего рода крошечный воздушный насос с электронным управлением.Изменяя приложенное напряжение, микроактюаторы MEMS перемещают воздух с точной скоростью, что позволяет им охлаждать высокопроизводительные чипы, датчики или оптические модули прямо в горячей точке, где вырабатывается избыточное тепло. Этот контроль настолько точен, что инженеры могут решать, использовать ли поток для отвода тепла или для вентиляции соседних компонентов.
Одним из революционных преимуществ является то, что Нет необходимости размещать вентилятор над процессором или основным компонентом.Система может воздействовать на различные области устройства, оптимизируя распределение тепла и предотвращая опасное накопление тепла, что имеет решающее значение в оптических модулях для центров обработки данных или в новых разработках в области искусственного интеллекта.
Где используется микроохлаждающий вентилятор на кристалле от xMEMS Labs?
Спектр применений xMEMS Labs µCooling стремительно расширяется. Первоначально разработанная для смартфонов и планшетов, она нашла применение в центрах обработки данных и оборудовании для искусственного интеллекта, где плотность мощности имеет решающее значение..
В случае центры обработки данных для ИИВысокоскоростные оптические модули и твердотельные накопители сталкиваются со все более жесткими тепловыми ограничениями, а технология вентиляторов на кристалле может снизить температуру DSP (цифрового сигнального процессора) примерно на 15%. Это приводит к ряду преимуществ: снижение риска ошибок, более высокие устойчивые скорости работы и увеличенный срок службы оборудования.
Управление температурой является сложной задачей из-за мощности современных процессоров и графических чипов, особенно с появлением приложений ИИ и задач с высокими требованиями. До сих пор эти машины могли полагаться только на пассивные решения, такие как тепловые трубки или испарительные камеры, которые оказались недостаточными в сценариях интенсивного использования. Вот где µCooling имеет значение.
Другие секторы, в которых эта технология начинает появляться, включают интеллектуальные автомобили (развлекательные системы в салоне, камеры помощи водителю и т. д.), системы дополненной/виртуальной реальности и любую среду, где чипы задействованы до предела, а пространство имеет решающее значение.
Сравнение с другими технологиями микрохолодильного оборудования
Успех µCooling вдохновил другие компании на исследование компактных систем охлаждения, но подход xMEMS уникален во многих отношениях.
Например, Компания Frore Systems разрабатывает пьезоэлектрические чипы для вибрационного охлаждения с 2022 года. (например, AirJet Mini Slim), которые также исключают обычные движущиеся части, показали интересные результаты, удвоив производительность некоторых SSD. Однако решение xMEMS выделяется еще меньшим размером и интеграцией исключительно в кремний, что облегчает массовое производство и надежность промышленного уровня.
В другом подходе, Ventivia делает ставку на ионное охлаждение, используя электрические поля для перемещения воздуха.Хотя эта альтернатива является многообещающей, тот факт, что в ней отсутствуют полностью надежные элементы или она не так хорошо зарекомендовала себя в электронной промышленности, ставит ее на более экспериментальную стадию по сравнению с прогрессом xMEMS.
Таким образом, Предложение xMEMS обеспечивает явные преимущества с точки зрения размера, бесшумной работы, надежности и простоты интеграции. в современных экосистемах производства микросхем.
Влияние на рынок и текущий контекст
От промышленного сектора до конечного потребителя, Тенденция заключается в производстве более компактных, но мощных устройств, способных справляться с интеллектуальными рабочими нагрузками.Проблема в том, что выделяемое тепло увеличивается с той же скоростью, и традиционных решений уже недостаточно. Если вы когда-нибудь замечали, как ваш телефон невероятно нагревается во время игр или использования ИИ, вы точно знаете, о чем мы говорим.
По словам самого генерального директора xMEMS Джозефа Цзяна, Вентилятор на чипе появился в идеальное времяПроизводители хотят, чтобы мобильные телефоны и компьютеры были еще тоньше, но при этом мощнее, поэтому проблема терморегулирования становится одним из главных препятствий для постоянных инноваций в дизайне и производительности.
Реакция в отрасли была весьма позитивной. Компания XMEMS уже заключила соглашения об интеграции технологии µCooling в новые коммерческие продукты, начиная с 2025 года., после успеха своих микродинамиков (более полумиллиона проданных единиц к 2024 году). Кроме того, компания обеспечила надежную цепочку поставок с несколькими партнерами по производству чипов, что обещает масштабируемость и надежность для больших объемов.
Тихая работа без вибрации
Одним из наиболее инновационных и ценных аспектов µCooling является его работа абсолютно бесшумна. Работая в ультразвуковом диапазоне, шум, который он генерирует, не воспринимается человеческим ухом. Кроме того, поскольку в нем отсутствуют традиционные лезвия или шестерни, Он не создает вибраций, которые могли бы повлиять на точность датчиков или комфорт пользователей портативных устройств..
Это особенно актуально в ситуациях, когда важны тишина и отсутствие микровибраций, например, в высококачественных аудиоустройствах, портативном медицинском оборудовании, носимых устройствах или встроенных автомобильных системах.
Конечный пользователь получает более холодное оборудование с меньшими ограничениями производительности и без недостатков обычных вентиляторов., такие как шум или возможный механический износ после короткого периода интенсивного использования.
Преимущества по сравнению с традиционным пассивным охлаждением
До появления технологии µCooling, Все сверхтонкие устройства были вынуждены использовать пассивные системы для рассеивания тепла: испарительные камеры, тепловые трубки, миниатюрные радиаторы... но ни один из этих вариантов не создает поток воздуха, а только проводит тепло, поэтому производительность быстро падает при достижении определенных температур.
Это заставило производителей ограничивать или снижать скорость процессоров и чипов в условиях сильной жары, что портит пользовательский опыт в требовательных приложениях или современных видеоиграх. Появление µCooling позволяет поддерживать максимальную скорость компонента дольше, что позволяет сократить количество ошибок и продлить срок службы без ущерба для дизайна или толщины.
Для пользователей это означает Более мощные, надежные и тихие мобильные телефоны, ноутбуки и твердотельные накопители без ущерба для ультратонкого дизайна что потребители требуют так много.
