نماذج ومنصات الذكاء الاصطناعي
تبدأ xMEMS الإنتاج الضخم لشرائح التبريد ذات الحالة الصلبة لنظارات الذكاء الاصطناعي ومعدات مراكز البيانات
أضف Unite.AI إلى مصادرك المفضلة على Google
يؤدي وضع مزيد من قدرات معالجة الذكاء الاصطناعي في نظارة أو هاتف ذكي إلى مشكلة لا يستطيع السيليكون الأسرع وحده حلها: لا بد من تصريف الحرارة. وتنتقل xMEMS Labs بتقنية التبريد الدقيق ذات الحالة الصلبة إلى مرحلة الإنتاج الضخم، مستهدفةً الأجهزة الأقل سماكة من أن تتسع لمروحة تقليدية، ومكونات مراكز البيانات الصغيرة التي تحتاج إلى تدفق الهواء بالقرب من النقاط الساخنة.
تقول الشركة، التي تتخذ من سانتا كلارا مقرًا لها، إنها بدأت إنتاج شريحتي µCooling XMC-2400 وXMC-4800. ومن المتوقع طرح أول منتجات تجارية مزودة بشريحة XMC-2400 في أوائل عام 2027. ويفصل ذلك بين إنجاز التصنيع وتوافر المنتج للمستهلكين: فبدء الإنتاج الضخم لمكوّن لا يعني أن هاتفًا أو سماعة رأس أو جهاز تخزين مكتملًا أصبح معروضًا للبيع.
تستهدف الشريحتان احتياجات حرارية مختلفة. فشريحة XMC-2400 مخصصة للأجهزة الطرفية صغيرة الحجم، ومنها نظارات الذكاء الاصطناعي والواقع الممتد وأقراص SSD الشخصية. أما شريحة XMC-4800 فتوفّر تدفقًا أكبر للهواء، وهي مخصصة للهواتف الذكية وأقراص SSD المخصصة للمؤسسات وأنظمة فرعية أخرى منخفضة الطاقة في مراكز البيانات.
كيف تحرّك شريحة تبريد ذات الحالة الصلبة الهواء
تستخدم التقنية منصة أشباه الموصلات piezoMEMS من xMEMS لتوليد تدفق هواء موجّه من دون شفرات دوارة أو محامل. وتصف الشركة بنيةً مصنوعة بالكامل من السيليكون، يمكنها دفع الهواء عبر قنوات دقيقة ضيقة، كما يمكن وضعها بالقرب من المعالجات والذاكرة ووحدات التحكم في التخزين وغيرها من المكونات المولّدة للحرارة.
يشرح الاستعراض التقني للشركة آلية العمل بمزيد من التفصيل. تتمدد مادة كهروضغطية رقيقة الطبقة على السيليكون وتنكمش بترددات فوق صوتية. وتحول الأغشية المجهرية ومصفوفات الصمامات هذه الحركة إلى نبضات هوائية، فيما توجهها الحزم ذات منافذ التهوية العلوية أو الجانبية نحو الهدف.
يشير وصف «ذات الحالة الصلبة» إلى غياب مجموعة المروحة التقليدية الدوارة، لا إلى انعدام الحركة الفعلية. إذ ينشأ تدفق الهواء من تراكيب صغيرة مهتزة. ويكتسب هذا الفرق أهمية عند مقارنة الجهاز بالمواد السلبية التي توزع الحرارة، لكنها لا تضخ الهواء بفاعلية.
ما تكشفه مواصفات الإنتاج
يتضمن بيان الإنتاج الصادر عن الشركة المواصفات التالية، وهي مطابقة أيضًا للمعلومات المنشورة حاليًا على صفحة المنتج. وتُعد قيم تدفق الهواء والضغط العكسي واستهلاك الطاقة مواصفات تقدمها الشركة المصنّعة؛ لذا لا ينبغي اعتبار القيم القصوى ضمانًا لتحقيق كل نظام مركّب لهذه القيم في الوقت نفسه.
| المواصفة | XMC-2400 | XMC-4800 |
|---|---|---|
| أبعاد الحزمة | 7.42 × 9.48 × 1.13 mm | 9.93 × 14.35 × 1.13 mm |
| تدفق الهواء | حتى 28 cm³/s | حتى 48 cm³/s |
| الضغط العكسي | حتى 1,300 Pa | حتى 1,100 Pa |
| استهلاك الطاقة | نحو 150 mW | نحو 240 mW |
يكتسب الضغط العكسي أهمية لأن الهواء داخل منتج صغير الحجم قد يضطر إلى المرور عبر مسار ضيق. ولا يوضح رقم تدفق الهواء وحده مقدار الهواء الذي يصل إلى النقطة الساخنة بعد دمج الشريحة مع القنوات وفتحات التهوية والمكونات المحيطة. وتعتمد نتيجة التبريد الكاملة على تصميم النظام هذا.
تفيد xMEMS بأن عملاءها حققوا في الاختبارات انخفاضًا في درجات الحرارة على مستوى الشريحة والنظام تراوح بين 10 و25°C في النظارات والهواتف الذكية وأقراص SSD. ولا يحدد الإعلان الأجهزة التي خضعت للاختبار، ولا يقدم منهجية اختبار موحدة؛ لذلك تمثل هذه الأرقام أمثلة على نتائج أُبلغ عنها، لا انخفاضًا متوقعًا في درجة الحرارة على نحو عام.
أهمية استدامة الأداء في الذكاء الاصطناعي الطرفي
قد تختلف تجربة الاستخدام بين دفعات الاختبارات المعيارية القصيرة وأعباء العمل المستمرة. فقد يشغّل الجهاز نموذجًا يتطلب قدرات عالية بسرعة كبيرة لفترة وجيزة، ثم يخفض ترددات المعالج مع تراكم الحرارة. وفي تطبيقات مثل معالجة الرؤية المستمرة أو المساعدة الآنية، قد يكون الحفاظ على الأداء بمرور الوقت أهم من تحقيق نتيجة قصوى.
توضح xMEMS في ورقتها البيضاء عن الإدارة الحرارية للذكاء الاصطناعي الطرفي أن الهواتف الذكية وأقراص SSD ونظارات الذكاء الاصطناعي تواجه قيدًا مشتركًا: زيادة كثافة الحوسبة داخل هياكل لا تترك مساحة كبيرة للتبريد. وتقترح التبريد الدقيق النشط وسيلةً لإضافة الحمل الحراري الموضعي إلى جانب البنى الحرارية القائمة.
يستهلك التبريد النشط الطاقة أيضًا. ويتمثل السؤال الهندسي في مدى كفاية الفائدة التي يوفرها هامش الحرارة الإضافي لتبرير استهلاكه للكهرباء، والمساحة اللازمة لدمجه، وتكلفته. وفي النظارات، ينبغي أن يراعي التصميم أيضًا كيفية وصول الحرارة إلى الأسطح القريبة من مرتديها؛ فتحريك الهواء بالقرب من المعالج لا يثبت وحده أن المنتج النهائي مريح.
التبريد الموجّه داخل معدات مراكز البيانات
تتجاوز تطبيقات مراكز البيانات مجرد تبريد رفّ كامل للذكاء الاصطناعي. وتحدد xMEMS وحدات SSD، ووحدات الليزر، والذاكرة، ومعيدات التوقيت، وغيرها من الأنظمة الفرعية أهدافًا لتدفق الهواء الموضعي. ويصف إعلانها عن بدء الإنتاج هذه المكونات بأنها قابلة للاستفادة من هذا الحل، حتى مع تركز التبريد السائل حول وحدات المعالجة المركزية ووحدات معالجة الرسومات عالية الطاقة.
وهذا يجعل هذه التقنية مكملة محتملة لأنظمة التبريد الأكبر. فمضخة هواء صغيرة قرب وحدة التحكم في التخزين تعالج مشكلة تختلف عن نقل الحرارة بعيدًا عن مسرّع كبير. ويتوقف نجاح أي من النهجين على وجود مسار ينقل الحرارة في نهاية المطاف إلى خارج المكوّن، ثم إلى نظام التبريد المحيط به.
من العروض التوضيحية إلى المنتجات القابلة للتصنيع
قدّمت xMEMS للمرة الأولى وحدة XMC-2400 في عام 2024. ويأتي إعلان الإنتاج بعد فترة من أخذ العينات والعروض التوضيحية، إلى جانب محفظة منتجاتها الأوسع، التي تشمل XMC-1200 لمكونات النظارات الذكية الأصغر حجمًا. وتناولت تغطيتنا السابقة لتقنية التبريد المصغّرة من xMEMS إطلاق ذلك المنتج المنفصل.
يصف Mike Housholder، نائب الرئيس والمدير العام لوحدة إدارة الحرارة في xMEMS، الإنتاج الضخم بأنه خطوة نحو تلبية طلب العملاء على نطاق واسع. كما تعرض الشركة بنيتها القائمة على السيليكون بوصفها مسارًا مستقبليًا محتملًا لتطوير حلول حرارية تُدمج في حزمة واحدة مع معالجات الذكاء الاصطناعي الطرفية. وهذا توجه تطويري، وليس قدرةً للمنتج أثبتها هذا الإعلان.
ستأتي الأدلة المفيدة التالية من الأنظمة المكتملة: الأداء المستمر، ودرجات حرارة الأسطح، وتأثير ذلك في البطارية، والموثوقية، ومردود التصنيع. وينقل دخول مرحلة الإنتاج التبريد المصغّر إلى ما بعد مجرد عرض توضيحي لمكوّن. وسيتضح أكثر ما إذا كان سيغيّر الحدود العملية للأجهزة القابلة للارتداء المدعومة بالذكاء الاصطناعي وحلول التخزين المدمجة، مع طرح العملاء منتجات متكاملة في السوق.
