Revoluce v chladicích systémech pro elektronická zařízení nabírá na obrátkách díky společnosti xMEMS Labs a její inovaci: µCooling fan-on-a-chip. Tato technologie vyvolává obrovský rozruch ve světě spotřební elektroniky, datových center s umělou inteligencí a ultrakompaktních zařízení. Pokud jste se někdy zamýšleli nad tím, jak ochladit mobilní telefon nebo SSD disk bez použití tradičních ventilátorů, tento článek vám prozradí vše, co se skrývá za návrhem společnosti xMEMS Labs.
Ponoříme se do toho, jak malý kousek křemíku mění paradigma řízení teploty v éře miniaturizace a umělé inteligence. Od svých počátků v audio průmyslu až po adaptaci jako aktivní chladicí systém pro zařízení, kde je prostor a efektivita vším, slibuje ventilátor na čipu řešení tam, kde dříve existovalo pouze pasivní chlazení – a problémy s přehříváním. být pohodlný, protože vám zde vše říkáme jednoduchým a srozumitelným způsobem.
Co je xMEMS Labs a co je µCooling ventilátor na čipu?
xMEMS Labs je kalifornská společnost založená v roce 2018, která se specializuje na návrh křemíkových řešení založených na technologii MEMS (mikroelektromechanické systémy). Jejich první pokusy o vstup na trh se zaměřily na mikrofabrikované reproduktory pro sluchátka, ale s vývojem aktivního chlazení na úrovni čipů udělali krok vpřed.
Ventilátor µCooling na čipu je v podstatě mikroskopický ventilátor integrovaný výhradně do křemíkového čipu. Využívá piezoelektrických vlastností použitých materiálů (odtud technologie „piezoMEMS“) k vytváření pohybu a následnému přemisťování vzduchu. Úžasné je, že celý tento systém má tloušťku pouhý 1 milimetr a měří 9,26 x 7,6 x 1,08 mm, což váží méně než 150 mg, což z něj činí ideální zařízení, kde se počítá každý milimetr.
To je pokrok boří tradiční bariéru pasivního chlazení, zatím jediný životaschopný zdroj v oblasti mobilních telefonů, ultratenkých notebooků nebo SSD disků s vysokou hustotou. Díky svému malá velikost a absence tradičních pohyblivých částí, Je možné jej instalovat na místa, která byla dříve nemyslitelná, čímž zajišťuje lokalizované proudění vzduchu přesně tam, kde je nejvíce potřeba, a drasticky snižuje riziko přehřátí.
Hlavní technické vlastnosti a výhody ventilátoru µCooling na čipu AA
Specifikace chlazení µCooling od společnosti xMEMS Labs jsou ohromující a zdůrazňují jeho účinnost, spolehlivost a kompatibilitu s extrémní miniaturizací. Mezi nejvýznamnější vlastnosti a výhody této technologie patří:
- Ultra-redukované rozměry a hmotnost: Tloušťka pouhý 1 mm a hmotnost méně než 150 mg, O 96% méně než jiné aktivní alternativy bez křemíku.
- Kapacita vzduchu: Jeden čip je schopen protlačit až 39 cm³ vzduchu za sekundu a generovat tlak až 1.000 XNUMX Pa – což stačí k rozptýlení tepla ve velmi malých prostorech.
- Spolehlivost a robustnost: Protože se jedná o zcela pevný komponent bez typických opotřebovaných nožů nebo hřídelí, je zaručena jeho trvanlivost a nevyžaduje prakticky žádnou údržbu.
- Tichý provoz: Pracuje v ultrazvukovém pásmu, takže negeneruje žádný šum vnímatelný lidským uchem.
- Kompatibilita a všestrannost: Lze jej instalovat v různých polohách (z boku, zhora) na desky plošných spojů nebo čipy a jeho velikost umožňuje jeho začlenění do široké škály zařízení.
- Krytí IP58: Čip je chráněn proti prachu a vlhkosti, takže je vhodný do náročných podmínek.
Tato kombinace vytváří µCooling je obzvláště cenný v aplikacích, kde tradiční aktivní chlazení jednoduše nestačí. nebo je neproveditelné kvůli hluku, vibracím nebo problémům s údržbou.
Jak funguje technologie piezoMEMS při aplikaci na chlad?
Čip funguje jako jakési malé elektronicky řízené vzduchové čerpadloZměnou aplikovaného napětí pohánějí mikroaktuátory MEMS vzduch přesnou rychlostí, což jim umožňuje chladit vysoce výkonné čipy, senzory nebo optické moduly přímo v místě, kde se generuje přebytečné teplo. Toto řízení je tak přesné, že se inženýři mohou rozhodnout, zda proudění použijí k odvodu tepla nebo k odvětrávání sousedních komponent.
Jednou z revolučních výhod je, že Není nutné umisťovat ventilátor nad procesor nebo hlavní komponentuSystém může působit na různé oblasti zařízení, optimalizovat rozložení tepla a předcházet nebezpečnému hromadění tepla, což je zásadní u optických modulů pro datová centra nebo u nových vývojů v oblasti umělé inteligence.
Kde se používá ventilátor na čipu µCooling od xMEMS Labs?
Škála aplikací pro chlazení xMEMS Labs µCooling se rychle rozšiřuje. Původně byl koncipován pro chytré telefony a tablety, ale jeho potenciál se rozšířil i do datových center a hardwaru umělé inteligence, kde je hustota výkonu klíčová..
V případě datová centra pro umělou inteligenciVysokorychlostní optické moduly a SSD disky čelí stále přísnějším tepelným omezením a technologie ventilátorů na čipu může snížit teploty DSP (digitálního signálového procesoru) přibližně o 15 %. To se promítá do řady výhod: snížené riziko chyb, vyšší trvalé provozní rychlosti a prodloužená životnost hardwaru.
Řízení teploty je kvůli výkonu moderních procesorů a grafických čipů výzvou, zejména s příchodem aplikací umělé inteligence a náročných úloh. Doposud se tyto stroje mohly spoléhat pouze na pasivní řešení, jako jsou tepelné trubice nebo parní komory, což se v intenzivních scénářích používání ukázalo jako nedostatečné. A právě zde hraje roli µCooling.
Mezi další odvětví, kde se začíná objevovat, patří chytrý automobilový průmysl (zábava v kabině, asistenční kamery atd.), systémy rozšířené/virtuální reality a jakékoli prostředí, kde jsou čipy napjaté na hranici možností a prostor je vzácný.
Srovnání s jinými technologiemi mikrochlazení
Úspěch systému µCooling inspiroval další společnosti k výzkumu kompaktních chladicích systémů, ale přístup xMEMS je v několika ohledech jedinečný.
Např Společnost Frore Systems vyvíjí piezoelektrické vibrační chladicí čipy od roku 2022. (například AirJet Mini Slim), které také eliminují konvenční pohyblivé části, vykázaly zajímavé výsledky zdvojnásobením výkonu některých SSD disků. Řešení xMEMS však vyniká ještě menší velikostí a integrací výhradně do křemíku – což usnadňuje hromadnou výrobu a spolehlivost na průmyslové úrovni.
V jiném, odlišném přístupu, Ventivia sází na iontové chlazení, přičemž k pohybu vzduchu využívá elektrická pole.Ačkoli je tato alternativa slibná, skutečnost, že jí chybí zcela robustní prvky nebo není v elektronickém průmyslu tak dobře osvědčená, ji ve srovnání s pokrokem xMEMS řadí do experimentálnější fáze.
Z tohoto důvodu, Návrh xMEMS nabízí jasné výhody, pokud jde o velikost, tichý provoz, robustnost a snadnou integraci. v moderních ekosystémech výroby čipů.
Dopad na trh a současný kontext
Od průmyslového sektoru až po konečného spotřebitele, Trendem je výroba menších a výkonnějších zařízení schopných zvládat inteligentní pracovní zátěže.Problém je v tom, že generované teplo se zvyšuje stejnou rychlostí a tradiční řešení již nejsou dostatečná. Pokud jste si někdy všimli, jak se váš telefon neuvěřitelně zahřívá při hraní her nebo používání umělé inteligence, víte přesně, o čem mluvíme.
Slovy samotného generálního ředitele společnosti xMEMS Josepha Jianga, Ventilátor na čipu přichází v ideální časVýrobci chtějí stále tenčí, ale zároveň výkonnější mobilní telefony a počítače, což z regulace teploty dělá jednu z hlavních překážek pro neustálé inovace v oblasti designu a výkonu.
Přijetí v oboru bylo velmi pozitivní. Společnost XMEMS již uzavřela dohody o integraci technologie µCooling do nových komerčních produktů, která počínaje rokem 2025., a to po úspěchu svých mikroreproduktorů (více než půl milionu prodaných kusů do roku 2024). Společnost si navíc zajistila robustní dodavatelský řetězec s několika partnery v oblasti výroby čipů, což slibuje škálovatelnost a spolehlivost pro velké objemy.
Tichý provoz bez vibrací
Jedním z nejinovativnějších a nejcennějších aspektů µCoolingu je jeho zcela tichý provozDíky ultrazvukovému pásmu je hluk, který generuje, pro lidské ucho nepostřehnutelný. Navíc, protože postrádá tradiční lopatky nebo ozubená kola, Nevytváří vibrace, které by mohly ovlivnit přesnost senzorů nebo pohodlí uživatelů přenosných zařízení..
To je obzvláště důležité v situacích, kdy je ticho a absence mikrovibrací nezbytné, například u vysoce věrných audio zařízení, přenosných zdravotnických zařízení, nositelné elektroniky nebo vestavěných automobilových systémů.
Koncový uživatel si užívá chladnějšího hardwaru s menšími omezeními výkonu a bez nevýhod konvenčních ventilátorů., jako je hluk nebo možné mechanické opotřebení po krátké době intenzivního používání.
Výhody oproti tradičnímu pasivnímu chlazení
Až do vývoje µCoolingu, Všechna ultratenká zařízení byla nucena používat pasivní systémy k odvádění tepla: parní komory, tepelné trubice, miniaturizované chladiče... ale žádná z těchto možností negeneruje proudění vzduchu, ale pouze vede teplo, takže výkon při dosažení určitých teplot rapidně klesá.
To donutilo výrobce, aby omezit nebo omezit rychlost procesorů a čipů v situacích s intenzivním zahříváním, což by kazilo uživatelský zážitek v náročných aplikacích nebo moderních videohrách. Příchod technologie µCooling umožňuje udržovat maximální rychlost součásti po delší dobu, čímž se snižují chyby a prodlužuje životnost bez kompromisů v designu nebo štíhlosti.
Pro uživatele to znamená Výkonnější, spolehlivější a tišší mobilní telefony, notebooky a SSD disky bez kompromisů v ultratenkém designu že spotřebitelé tolik požadují.
