إطلاق xMEMS شريحة تبريد صلبة مصغرة لنظارات ذكية

مختبرات xMEMS قد أطلقت XMC-1200، وهو مروحة صلبة مصغرة مصممة لمواجهة واحدة من أكبر العقبات التي تواجهها النظارات الذكية، وهي الحاجة إلى تبريد فعال دون جعل الإطارات أثقل أو أسمك أو أكثر ضججا.

توصف شركة السيميكونداكتورز في سانتا كلارا XMC-1200 على أنه أصغر مروحة صلبة نشطة في العالم. مع مساحة 46 ميلليمتر مربع واستهلاك طاقة نموذجي يبلغ حوالي 70 ميللي واط عند اتحادها مع دائرة متكاملة محددة التطبيق Astra2، فإن الشريحة صغيرة بما يكفي لدمجها في ذراع الإطار لنظارات الواقع المعزز والواقع الافتراضي والأجهزة الذكية.

تحت حمولة حرارية تبلغ واحد واط، تقول xMEMS إن النظام يمكن أن يقلل من درجات الحرارة بنسبة تصل إلى 10 درجات مئوية. وتتوفر عينات هندسية الآن تحت اتفاقيات عدم إفصاح للمصنعين والشركاء التكنولوجيين المؤهلين، مع استهداف جاهزية الإنتاج للربع الرابع من عام 2027. تواجه النظارات الذكية مشكلة حرارية

تتطور النظارات الذكية تدريجياً من إكسسوارات بسيطة للكاميرا والصوت إلى منصات حاسوبية مضغوطة قادرة على تشغيل رؤية حاسوبية وترجمة thời gian حقيقي ومساعدين متعدد الوضعيات وتنقل ومعالجات عالية الدقة.

تتطلب هذه القدرات معالجات قوية بشكل متزايد ومستشعرات صورة ومركبات اتصال ومحركات ضوئية. كل ذلك ينتج حرارة داخل جهاز يجب أن يبقى خفيفًا وهدئًا ومريحًا ضد جلد المستخدم.

الأنظمة التبريدية السلبية التقليدية، بما في ذلك أوراق الجرافيت والمنصات الحرارية وموزعات الحرارة وأحواض البخار، يمكن أن توزع الحرارة في جميع أنحاء الجهاز. ومع ذلك، لا يمكنها إنشاء تدفق هوائي. في الحالات المغلقة بإحكام، يمكن أن تصبح الحرارة محبوسة حول المعالجات والمكونات الأخرى، مما يؤدي في النهاية إلى إجبار الجهاز على تقليل الأداء أو نقل درجات حرارة غير مريحة إلى الإطار. يمكن أن تؤثر القيود الحرارية على عدة جوانب من تجربة المستخدم. قد تقلل المعالجات من أدائها خلال التحميلات المستمرة للذكاء الاصطناعي، وقد تفرض الكاميرات حدود التسجيل، وقد تقلل الشاشات من سطوعها للسيطرة على درجات الحرارة. يمكن أن يجعل الحرار الناتج داخل ذراع الإطار النظارات غير مريحة أثناء الاستخدام المطول.

مروحة صغيرة مصنوعة باستخدام تكنولوجيا الشبكات الشبه موصلة

لا تشبه XMC-1200 المروحات الصغيرة الدوارة الموجودة في الحواسيب المحمولة أو الإلكترونيات الاستهلاكية الأخرى. بل هي مصنوعة من السيليكون باستخدام منصة piezoMEMS لشركة xMEMS.

عند تطبيق جهد على فيلم رقيق piezoelectric، يتمدد ويتقلص المادة عند ترددات فوق الصوت. هذا الحركة يحرك الغشاء الدقيق الذي يولد نبضات هوائية مستمرة من خلال هياكل صمام دقيقة. يمكن توجيه تدفق الهواء الناتج نحو معالج أو محرك عرض أو مستشعر أو مصدر حرارة مركزة. يتجنب تصميم المروحة الميكانيكية المحركات الدوارة والbearings المستخدمة في المروحات التقليدية. هذا يسمح لجهاز التبريد بالعمل داخل حزمة رقيقة تبلغ حوالي ميلليمتر واحد، مع تقليل التعقيد الميكانيكي والضوضاء الصوتية والاهتزاز.

يمكن لـ XMC-1200 توفير تدفق هوائي يصل إلى 10 سم مكعب في الثانية وضغط خلفي يصل إلى 1100 باسكال، وفقًا لمواصفات المنتج الحالية للشركة. كما أنه مصنف IP68 لمقاومة الغبار والماء، وهو اعتبار مهم للإلكترونيات المخصصة لارتداءها طوال اليوم. بدلاً من استبدال موزعات الحرارة أو مكونات سلبية أخرى، يُقصد من الشريحة أن تكون مكملاً لها. يؤدي تدفق الهواء النشط إلى تعطيل طبقة الهواء الساكن الدافئ المحيط بمكون ساخن، مما يسمح للحرارة بالانتقال بشكل أكثر فعالية إلى الهيكل الحراري الأوسع للجهاز.

تبريد مستهدف للشاشات والمعالجات والكاميرات

تتمثل واحدة من التطبيقات المحتملة في تبريد محركات الضوء المستخدمة في شاشات الواقع المعزز والواقع الافتراضي.

يمكن أن تختبر شاشات microdisplay LED والأنظمة القائمة على الليزر تغيرات في الطول الموجي والإخراج مع ارتفاع درجات حرارتها. قد تساهم هذه التغييرات في تحولات الألوان أو انخفاض السطوع أو جودة الصورة غير المتسقة أثناء الاستخدام المطول. يمكن أن يساعد تدفق الهواء المستهدف في الحفاظ على هذه المكونات ضمن نطاق تشغيل أكثر استقرارًا.

تقدم تبريد المعالج حالة استخدام أخرى. تتطلب الترجمة في الوقت الفعلي والتفاعل الصوتي والتعرف البصري والاستدلال الاصطناعي على الجهاز أداء حاسوبي مستمر بدلاً من انفجارات قصيرة من المعالجة. بدون حيز حراري كافٍ، قد تقلل شريحة النظام على الفور من سرعة ساعةها لمنع الاحترار.

تواجه الكاميرات التي تعمل بنظارات قيودًا مشابهة. تنتج مستشعرات الصورة عالية الدقة ومشفرات الفيديو والاتصالات اللاسلكية حرارة同时ًا أثناء التسجيل. يمكن أن يسمح التبريد النشط القريب من هذه المكونات للمصنعين بدعم جلسات تسجيل أطول بدون زيادة كبيرة في حجم الإطار.

يمكن أن يساعد نفس التكنولوجيا أيضًا المصنعين على التحكم في درجة حرارة النظارات الخارجية. يمكن أن يجعل نقل الحرارة بعيدًا عن الإلكترونيات قبل وصولها إلى سطح ذراع الإطار الأجهزة أكثر راحة أثناء ارتدائها المطول.

توسيع محفظة µCooling

XMC-1200 هو أصغر عضو في محفظة تبريد نشط أوسع نطاقًا يتم تطويرها بواسطة xMEMS.

تم تصميم XMC-2400 من قبل الشركة لتطبيقات قوية hơn بما في ذلك نظارات الواقع الافتراضي وأجهزة التخزين الصلبة الشخصية وأنظمة الذكاء الاصطناعي الحدية. تشمل مواصفاتها الحالية تدفق هوائي يصل إلى 28 سم مكعب في الثانية واستهلاك طاقة نموذجي يبلغ حوالي 150 ميللي واط.

يستهدف نموذج XMC-4800 الأكبر الهواتف الذكية وأنظمة التخزين في مراكز البيانات والتطبيقات الأخرى التي تتطلب تدفق هوائي أكبر. وتقدم الشركة هذا المنتج بتدفق هوائي يصل إلى 48 سم مكعب في الثانية، مع استهلاك طاقة نموذجي يبلغ حوالي 240 ميللي واط. يشير هذا إلى استراتيجية أوسع نطاقًا لتطبيق تقنيات تصنيع الشبكات الشبه موصلة على إدارة الحرارة عبر فئات أجهزة مختلفة. بدلاً من استخدام تصميم مروحة واحد لكل منتج، يمكن للمصنعين اختيار الشريحة بناءً على حجم الحاوية والطاقة المتاحة ومتطلبات تدفق الهواء وموقع النقاط الساخنة الفردية.

تأسست xMEMS في عام 2018، وبدأت في البداية بالتركيز على مكبرات صوت MEMS الصلبة لسماعات الأذن والساعات الذكية والسماعات والنظارات. وقد وسعت الشركة منذ ذلك الحين منصة piezoMEMS الأساسية نفسها إلى إدارة الحرارة وتحمل أكثر من 300 براءة اختراع منحت في جميع أنحاء العالم. يعتمد اعتماد تكنولوجيا الشركات على الأداء على مستوى النظام

جعل مكون التبريد صغيرًا بما يكفي لنظارات ذكية هو جزء واحد فقط من التحدي الهندسي.

سيحتاج المصنعون إلى تحديد كيفية تحرك تدفق الهواء عبر الإطارات التي قد تكون محكمة ضد الرطوبة والغبار. كما سيضطرون إلى تقييم كيف يؤثر شريحة التبريد على عمر البطارية وتركيب المكونات الداخلية والأداء الصوتي والمتانة ودرجات الحرارة الخارجية.

يمكن أن تجعل متطلبات الطاقة المنخفضة نسبيًا لـ XMC-1200 مناسبًا للتشغيل الانتقائي. قد تنشط الجهاز التبريد فقط أثناء التسجيل أو الاستدلال الاصطناعي المطول أو سطوع الشاشة العالي أو التحميلات المستمرة الأخرى بدلاً من تشغيل الشريحة بشكل مستمر.

يُظهر الجدول الزمني الإنتاجي الأطول أيضًا أن التكنولوجيا لا تزال في مرحلة مبكرة. على الرغم من توفر عينات هندسية، فإن الأجهزة الاستهلاكية التي تستخدم XMC-1200 غير محتملة الظهور حتى يكمل المصنعون الاختبارات الشاملة ويدمجوا الشريحة في تصاميم الأجهزة المستقبلية.

دخلت XMC-2400 الأكبر بالفعل الإنتاج الضخم ودعمت أول عمليات نشر متعلقة بالنظارات للشركة، مما يوفر للمصنعين خيارًا متاحًا حاليًا لتصاميم ذات مساحة أكبر أو أحمال حرارية أعلى.

يمكن لتبريد نشط أن يغير شكل الذكاء الاصطناعي القابل للارتداء

تم تصميم النظارات الذكية تقليديًا حول حدود حرارية صارمة. قام المصنعون بإدارة هذه الحدود من خلال قيود البرمجيات وعمليات التحميل المتقطعة وخفض سطوع الشاشة وأداء المعالج المحافظ.

يخلق التبريد النشط على مستوى المايكرو خيارًا آخر. بدلاً من هندسة كل قدرة حول سقف حراري ثابت، يمكن لنظارات المستقبل إزالة الحرارة ديناميكيًا أثناء المهام المطولة وعودة إلى التشغيل السلبي عندما تنخفض التحميلات.

يمكن أن يدعم ذلك جلسات تسجيل أطول وجودة عرض أكثر ثباتًا وميزات الذكاء الاصطناعي التي تعمل بشكل مستمر بدلاً من انفجارات قصيرة. قد يسمح أيضًا بمزيد من المعالجة على الجهاز، مما يقلل من الاعتماد على الهواتف الذكية أو البنية التحتية السحابية.

تتجاوز الأهمية الواسعة هذا الشريحة التبريدية الفردية. مع تصبح أجهزة الكمبيوتر القابلة للارتداء أكثر قدرة، ستؤثر إدارة الحرارة بشكل متزايد على تجارب الذكاء الاصطناعي التي يمكنها العمل بشكل موثوق داخل أجهزة خفيفة بما يكفي لارتدائها طوال اليوم.