xMEMS Spouští Miniaturní Pevný Stavový Chladicí Čip Pro Chytré Brýle

xMEMS Labs představil XMC-1200, mikro větrák navržený tak, aby řešil jednu z nejvíce přetrvávajících překážek, kterým čelí chytré brýle, a to bez zvyšování rámů, tloušťky nebo hlučnosti.

Santa Clara-based polovodičová společnost popisuje XMC-1200 jako nejmenší aktivní mikro větrák na světě. S velikostí 46 čtverečních milimetrů a typickou spotřebou energie přibližně 70 miliwattů, když je spárován se společností Astra2 drive aplikací-specifickým integrovaným obvodem, je čip dostatečně malý na to, aby byl integrován do ramen brýlí pro rozšířenou realitu (AR), prodlouženou realitu (XR) a AI-poháněné brýle.

Pod jedním wattovým tepelným zatížením společnost xMEMS uvádí, že systém může snížit teploty až o 10°C. Inženýrské vzorky jsou nyní k dispozici pod dohodami o mlčenlivosti kvalifikovaným výrobcům a technologickým partnerům, s cílem zahájit výrobu ve čtvrtém čtvrtletí roku 2027. Chytré brýle narazily na tepelný problém

Chytré brýle se postupně vyvíjejí z relativně jednoduchých kamerových a audio příslušenství do kompaktních počítačových platforem, které jsou schopné spouštět počítačové vidění, reálné překlady, multimodální asistenty, navigaci a vysoké rozlišení displejů.

Tyto funkce vyžadují stále výkonnější procesory, snímače obrazu, komponenty konektivity a světelné motory. Každý z nich produkuje teplo uvnitř zařízení, které musí zůstat lehké, tiché a pohodlné proti kůži nositele.

Tradiční pasivní chladicí systémy, včetně grafitových plechů, tepelných podložek, rozptylovačů tepla a parních komor, mohou redistribuovat teplo po celém zařízení. Nicméně, nemohou vytvářet průtok vzduchu. V těsně uzavřených obalech se teplo může dostat kolem procesorů a dalších komponent, což nakonec donutí zařízení snížit výkon nebo přenést teploty na rám. Tepelná omezení mohou ovlivnit několik aspektů uživatelského zážitku. Procesory mohou omezit výkon během udržení AI zátěží, kamery mohou uplatňovat záznamové limity a displeje mohou snižovat jasu, aby kontrolovaly teploty. Teplo vygenerované uvnitř ramen brýlí může také učinit brýle nepohodlné během prodlouženého používání.

Mikro Větrák Navržený Pomocí Polovodičové Technologie

XMC-1200 se nepodobá miniaturním rotačním větrákům, které se nacházejí v notebookech nebo jiných spotřebních elektronických zařízeních. Místo toho je vyroben z křemene pomocí xMEMS’ piezoelektrických mikro-elektronických systémů, nebo platformy piezoMEMS.

Když je aplikován napětí na tenkou piezoelektrickou fólii, materiál expanduje a kontrahuje na ultrazvukových frekvencích. Tento pohyb pohání mikroskopické membrány, které generují kontinuální pulzy vzduchu přes přesné ventily. Výsledný průtok vzduchu může být směrován k procesoru, motoru displeje, snímači nebo jinému koncentrovanému zdroji tepla. Konstrukce se vyhnula rotačním motorům a ložiskám, které se používají v konvenčních větrácích. To umožňuje chladicímu zařízení fungovat v balíčku o tloušťce přibližně jeden milimetr, zatímco snižuje mechanickou složitost, hlučnost a vibrace.

XMC-1200 může dodávat průtok vzduchu až 10 krychlových centimetrů za sekundu a zpětný tlak až 1 100 pascalů, podle aktuálních produktových specifikací společnosti. Je také hodnocen jako IP68 pro odolnost proti prachu a vodě, což je důležitá úvaha pro elektroniku, která má být nošena po celý den. Na rozdíl od náhrady tepelných rozptylovačů nebo jiných pasivních komponent, čip je navržen tak, aby je doplňoval. Aktivní průtok vzduchu narušuje vrstvu stojatého teplého vzduchu obklopujícího horkou komponentu, což umožňuje teplu lépe proniknout do širší tepelné struktury zařízení.

Cílené Chlazení Pro Displeje, Procesory A Kamery

Jedním z potenciálních použití je chlazení světelných motorů, které se používají v AR a XR displejích.

Mikrodisplejové LED a laserové systémy mohou procházet změnami vlnové délky a výstupu, jakmile se jejich teploty zvyšují. Tyto změny mohou přispívat ke změnám barev, snížení jasu nebo nekonzistentní kvalitě obrazu během prodlouženého používání. Cílený průtok vzduchu by mohl pomoci udržet tyto komponenty v více stabilním provozním rozsahu.

Chlazení procesoru představuje další případ použití. Reálné překlady, hlasová interakce, rozpoznávání obrazu a inference AI na zařízení vyžadují udržení výpočetního výkonu spíše než krátké pulzy zpracování. Bez dostatečného tepelného prostoru může systém na čipu rychle snížit svou hodinovou rychlost, aby se zabránilo přehřátí.

Kamerové brýle čelí podobným omezením. Vysoké rozlišení snímačů obrazu, video kodéry a bezdrátové připojení generují teplo současně během záznamu. Aktivní chlazení v blízkosti těchto komponent by mohlo umožnit výrobcům podporovat delší záznamové relace bez dramatického zvýšení velikosti rámu.

Stejná technologie může také pomoci výrobcům řídit vnější teplotu brýlí. Odstranění tepla z elektroniky, než se dostane na povrch ramen, by mohlo učinit zařízení pohodlnějšími během prodlouženého nošení.

Rozšiřování Portfolia µCooling

XMC-1200 je nejmenším členem širšího portfolia aktivního chlazení, které je vyvíjeno společností xMEMS.

Společnost XMC-2400 je navržen pro výkonnější aplikace, včetně XR brýlí, osobních pevných disků a dalších hraničních systémů AI. Aktuální specifikace zahrnují průtok vzduchu až 28 krychlových centimetrů za sekundu a typickou spotřebu energie přibližně 150 miliwattů.

Model XMC-4800 je větší a cílený na smartphony, datové centrální systémy úložišť a další aplikace, které vyžadují větší průtok vzduchu. Společnost uvádí, že produkt má průtok vzduchu až 48 krychlových centimetrů za sekundu, s typickou spotřebou energie přibližně 240 miliwattů. To odráží širší strategii aplikace polovodičových výrobních technik na tepelnou správu napříč různými kategoriemi zařízení. Místo použití jednoho designu větráku pro každý produkt by výrobci mohli potenciálně vybrat čipy na základě velikosti obalu, dostupné energie, požadavků na průtok vzduchu a umístění jednotlivých horkých míst.

Společnost xMEMS byla založena v roce 2018 a původně se zaměřovala na pevné MEMS reproduktory pro náušníky, chytré hodinky, sluchátka a brýle. Společnost od té doby rozšířila stejnou základní platformu piezoMEMS do tepelné správy a uvádí, že drží více než 300 udělených patentů po celém světě. Průmyslové přijetí bude záviset na systémové úrovni

Učinění chladicího komponentu dostatečně malého pro chytré brýle je pouze jednou částí inženýrské výzvy.

Výrobci budou muset určit, jak by se měl vzduch pohybovat skrz rámy, které mohou být uzavřeny proti vlhkosti a prachu. Budou také muset vyhodnotit, jak chladicí čip ovlivňuje životnost baterie, vnitřní umístění komponent, akustický výkon, odolnost a vnější teploty.

Relativně nízké požadavky na energii XMC-1200 by mohly učinit čip vhodným pro selektivní provoz. Zařízení by mohlo aktivovat chlazení pouze během videozáznamu, náročných AI inferencí, vysoké jasu displeje nebo jiných udržení zátěží, spíše než běh čipu nepřetržitě.

Dlouhý výrobní harmonogram také naznačuje, že technologie zůstává ve fázi raného vývoje. Ačkoli jsou k dispozici inženýrské vzorky, spotřebitelská zařízení, která používají XMC-1200, se nejspíše neobjeví, dokud výrobci nebudou dokončovat rozsáhlé testování a nebudou čip integrovat do budoucích hardwarových návrhů.

Model XMC-2400 již vstoupil do masové výroby a podporuje první nasazení brýlí společnosti, což výrobcům poskytuje aktuálně dostupnou možnost pro návrhy s větším prostorem nebo vyššími tepelnými zátěžemi.

Aktivní Chlazení Může Přetvořit Nositelnou AI

Chytré brýle byly tradičně navrženy kolem přísných tepelných limitů. Výrobci tyto limity spravovali prostřednictvím softwarových omezení, přerušovaných zátěží, snížení jasu displeje nebo konzervativního výkonu procesoru.

Mikro-škálové aktivní chlazení vytváří další možnost. Místo toho, aby inženýři navrhovali každou funkci kolem pevného tepelného stropu, budoucí nositelná zařízení by mohla dynamicky odstraňovat teplo během náročných úkolů a vracet se k pasivnímu provozu, když se zátěž snižuje.

To by mohlo podporovat delší záznamové relace, konzistentnější kvalitu displeje a funkce AI, které fungují nepřetržitě, spíše než v krátkých pulzech. Může také umožnit více zpracování zůstat na zařízení, snižující závislost na smartphotech nebo cloudové infrastruktuře.

Širší význam sahá za hranice jediného chladicího čipu. Jak se nositelné počítače stávají schopnějšími, tepelná správa bude stále více ovlivňovat, které AI zážitky mohou fungovat spolehlivě uvnitř zařízení, která jsou dostatečně lehká, aby se nosila po celý den.