xMEMS Lancerer Miniatyr Fast-Stats Kølechip Til Smart Briller

xMEMS Labs har introduceret XMC-1200, en fast-stats mikrofan designet til at løse en af de mest vedvarende hindringer for smarte briller: at gøre rammerne tungere, tykkere eller støjere.

Selskabet fra Santa Clara beskriver XMC-1200 som verdens mindste aktive mikrofan. Med en størrelse på 46 kvadratmillimeter og en typisk strømforbrug på cirka 70 milliwatt, når den er parret med selskabets Astra2 drive application-specifikke integrerede kredsløb, er chippen lille nok til at blive integreret i temple-armene på augmented reality (AR), extended reality (XR) og AI-drevne briller.

Under en termisk belastning på en watt kan systemet reducere temperaturen med op til 10°C, ifølge xMEMS. Ingeniørprøver er nu tilgængelige under ikke-afsløringsaftaler til kvalificerede fabrikanter og teknologipartnere, med produktion klar til fjerde kvartal 2027. Smarte briller løber ind i et varmeproblem

Smarte briller udvikler sig langsomt fra relativt simple kamera- og lydtilbehør til kompakte computere, der kan køre computer vision, realtids-oversættelse, multimodale assistenter, navigation og højopløselige skærme.

Disse funktioner kræver stadig mere kraftfulde processorer, billedsensorer, connectivitetskomponenter og lysmotorer. Hver af disse komponenter producerer varme inde i en enhed, der skal være let, stille og behagelig mod brugerens hud.

Traditionelle passive kølesystemer, herunder grafitskiver, termiske pads, varmeudbreder og dampkamre, kan redistribuere varme i en enhed. Men de kan ikke skabe luftstrøm. I tæt lukkede kabinetter kan varme blive fanget omkring processorer og andre komponenter, hvilket til sidst tvinger enheden til at reducere ydelsen eller overføre ubehagelige temperaturer til rammen. Termiske begrænsninger kan påvirke flere aspekter af brugeroplevelsen. Processorer kan reducere ydelsen under vedvarende AI-arbejdslast, kameraer kan pålægge optagelsesbegrænsninger, og skærme kan reducere lysstyrken for at kontrollere temperaturer. Varme, der genereres inde i en temple-arm, kan også gøre brillerne ubehagelige under længerevarende brug.

En Mikrofan Bygget Med Halvlederteknologi

XMC-1200 ligner ikke de miniatyr-rotationsfans, der findes i bærbare computere eller andre forbruger-elektronik. I stedet er det fremstillet af silicium ved hjælp af xMEMS’ piezoelektriske mikro-elektromekaniske systemer, eller piezoMEMS, platform.

Når en spænding tilføres en tynd piezoelektrisk film, udvider og trækker materialet sig sammen ved ultralydshyppigheder. Denne bevægelse driver mikroskopiske membraner, der genererer kontinuert luftstrøm gennem præcisionsventilstrukturer. Den resulterende luftstrøm kan rettes mod en processor, display-motor, sensor eller en anden koncentreret varmekilde. Konstruktionen undgår de roterende motorer og lejer, der bruges i konventionelle fans. Dette giver mulighed for, at køleenheden kan fungere inden for et pakke, der er omtrent en millimeter tyk, samtidig med at den reducerer mekanisk kompleksitet, støj og vibration.

XMC-1200 kan levere en luftstrøm på op til 10 kubikcentimeter per sekund og en tilbagestryk på op til 1.100 pascal, ifølge selskabets nuværende produktspecifikationer. Det er også klassificeret som IP68 for modstand over for støv og vand, en vigtig overvejelse for elektronik, der er designet til at bæres hele dagen. I stedet for at erstatte varmeudbreder eller andre passive komponenter er chippen designet til at supplere dem. Den aktive luftstrøm forstyrrer laget af stille, varm luft, der omgiver en varm komponent, og giver mulighed for, at varmen kan flytte sig mere effektivt ind i enhedens bredere termiske struktur.

Målrettet Køling For Skærme, Processorer Og Kameraer

En mulig anvendelse er køling af lysmotorerne, der bruges i AR- og XR-skærme.

Mikrodisplay lys-emitterende dioder og laser-baserede systemer kan opleve ændringer i bølgelængde og output, når temperaturen stiger. Disse ændringer kan bidrage til farveskift, reduceret lysstyrke eller uensartet billedkvalitet under længerevarende brug. Målrettet luftstrøm kan hjælpe med at holde disse komponenter inden for en mere stabil driftsinterval.

Processor-køling udgør endnu en anvendelse. Realtids-oversættelse, stemmeinteraktion, visuel genkendelse og på-enhed AI-inferens kræver vedvarende beregningsydelse snarere end korte udbrud af behandling. Uden tilstrækkelig termisk hovedrum kan en system-på-chip hurtigt reducere sin urtakt for at forhindre overophedning.

Kamera-baserede briller står over for lignende begrænsninger. Højopløselige billedsensorer, video-encodere og trådløse forbindelser genererer varme samtidig under optagelse. Aktiv køling tæt på disse komponenter kan muligvis give fabrikanterne mulighed for at understøtte længere optagelsessessioner uden dramatisk at øge ramme-størrelsen.

Den samme teknologi kan også hjælpe fabrikanterne med at kontrollere den ydre temperatur på brillerne. At flytte varme væk fra elektronikken, før den når overfladen af en temple-arm, kan gøre enhederne mere behagelige under længerevarende brug.

Udvidelse Af µCooling-Porteføljen

XMC-1200 er den mindste medlem af en bredere aktive-kølingsportefølje, der udvikles af xMEMS.

Selskabets XMC-2400 er designet til højere-effektanvendelser, herunder XR-briller, personlige fast-stats-drev og andre edge-AI-systemer. Dets nuværende specifikationer omfatter en luftstrøm på op til 28 kubikcentimeter per sekund og en typisk strømforbrug på cirka 150 milliwatt.

En større XMC-4800-model er rettet mod smartphones, datacenter-lagringsystemer og andre anvendelser, der kræver større luftstrøm. Selskabet listar dette produkt med en luftstrøm på op til 48 kubikcentimeter per sekund og en typisk strømforbrug på cirka 240 milliwatt. Dette afspejler en bredere strategi for at anvende halvlederfabrikationsteknikker til termisk ledelse på tværs af forskellige enhedskategorier. I stedet for at bruge en fandesign til hvert produkt kan fabrikanterne muligvis vælge chippen baseret på størrelsen af kabinettet, den tilgængelige strøm, luftstrømskravene og placeringen af individuelle varmekilder.

Stiftet i 2018 fokuserede xMEMS oprindeligt på fast-stats-MEMS-højttalere til ørepropper, smarture, hovedtelefoner og briller. Selskabet har siden udvidet den samme underliggende piezoMEMS-platform til termisk ledelse og rapporterer at have mere end 300 tildelte patenter på verdensplan. Kommercialiseringsadoption afhænger af system-niveau-ydelse

At gøre en kølekomponent lille nok til smarte briller er kun en del af den tekniske udfordring.

Fabrikanterne skal bestemme, hvordan luftstrømmen skal flytte sig gennem rammer, der kan være lukket mod fugt og støv. De skal også evaluere, hvordan kølechippen påvirker batteriliv, intern komponentplacering, akustisk ydelse, holdbarhed og ydre temperaturer.

XMC-1200’s relativt lave strømkrav kan gøre det egnet til selektiv drift. En enhed kan aktivere køling kun under videooptagelse, krævende AI-inferens, høj skærmlys eller andre vedvarende arbejdslast, snarere end at køre chippen kontinuerligt.

Den længere produktionsplan tyder også på, at teknologien stadig er i et tidligt stadie. Selv om ingeniørprøver er tilgængelige, er det usandsynligt, at forbrugerenheder, der bruger XMC-1200, vil dukke op, før fabrikanterne har gennemført omfattende test og integreret chippen i fremtidige hardware-design.

Den større XMC-2400 er allerede gået i masseproduktion og understøtter selskabets første brille-relaterede udrulninger, hvilket giver fabrikanterne en nuværende mulighed for design med mere plads eller højere termiske belastninger.

Aktiv Køling Kan Omforme Bærbare AI

Smarte briller er traditionelt blevet designet omkring strenge termiske begrænsninger. Fabrikanterne har styret disse begrænsninger gennem software-begrænsninger, interval-arbejdslast, reduceret skærmlys og konservative processor-ydelse.

Mikro-skala aktiv køling skaber en anden mulighed. I stedet for at konstruere hver funktion omkring en fast varmeciel, kunne fremtidige bærbare enheder dynamisk fjerne varme under krævende opgaver og vende tilbage til passiv drift, når arbejdslasten falder.

Dette kunne understøtte længere optagelsessessioner, mere konsekvent skærmkvalitet og AI-funktioner, der fungerer kontinuerligt snarere end i korte udbrud. Det kan også give mulighed for, at mere behandling kan blive på enheden, vice, reducere afhængigheden af smartphones eller cloud-infrastruktur. Den bredere betydning strækker sig ud over en enkelt kølechip. Da bærbare computere bliver mere kapable, vil termisk ledelse i stigende grad påvirke, hvilke AI-oplevelser kan fungere pålideligt inde i enheder, der er lette nok til at bæres hele dagen.