Η xMEMS ξεκινά τη μαζική παραγωγή τσιπ ψύξης στερεάς κατάστασης για γυαλιά τεχνητής νοημοσύνης και εξοπλισμό κέντρων δεδομένων

Η ενσωμάτωση περισσότερης επεξεργασίας τεχνητής νοημοσύνης σε ένα ζευγάρι γυαλιών ή σε ένα smartphone δημιουργεί ένα πρόβλημα που δεν μπορεί να λύσει από μόνη του το ταχύτερο πυρίτιο: η θερμότητα πρέπει κάπου να διοχετευτεί. Η xMEMS Labs περνά την τεχνολογία μικροψύξης στερεάς κατάστασης στη μαζική παραγωγή, με στόχο συσκευές υπερβολικά λεπτές για συμβατικό ανεμιστήρα, καθώς και μικρά εξαρτήματα κέντρων δεδομένων που χρειάζονται ροή αέρα κοντά σε σημείο συγκέντρωσης θερμότητας.

Η εταιρεία με έδρα τη Σάντα Κλάρα αναφέρει ότι ξεκίνησε η παραγωγή των τσιπ μικροψύξης XMC-2400 and XMC-4800 µCooling. Τα πρώτα εμπορικά προϊόντα που θα διαθέτουν το XMC-2400 αναμένονται στις αρχές του 2027. Έτσι διαχωρίζεται το ορόσημο της έναρξης παραγωγής από τη διαθεσιμότητα για τους καταναλωτές: η μαζική παραγωγή ενός εξαρτήματος δεν σημαίνει ότι ένα ολοκληρωμένο τηλέφωνο, ακουστικό ή συσκευή αποθήκευσης κυκλοφορεί ήδη στην αγορά.

Τα δύο τσιπ απευθύνονται σε διαφορετικά θερμικά περιθώρια. Το XMC-2400 προορίζεται για συμπαγείς συσκευές αιχμής, μεταξύ των οποίων γυαλιά τεχνητής νοημοσύνης και XR, καθώς και προσωπικοί SSD. Το XMC-4800 παρέχει μεγαλύτερη ροή αέρα για smartphone, εταιρικούς SSD και άλλα υποσυστήματα κέντρων δεδομένων χαμηλότερης ισχύος.

Πώς ένα τσιπ ψύξης στερεάς κατάστασης κινεί τον αέρα

Η τεχνολογία χρησιμοποιεί την πλατφόρμα ημιαγωγών piezoMEMS της xMEMS για να δημιουργεί κατευθυνόμενη ροή αέρα χωρίς περιστρεφόμενα πτερύγια ή έδρανα. Η εταιρεία περιγράφει μια εξ ολοκλήρου πυριτιούχα αρχιτεκτονική, η οποία μπορεί να κινεί αέρα μέσα από στενά μικροκανάλια και να τοποθετείται κοντά σε επεξεργαστές, μνήμη, ελεγκτές αποθήκευσης και άλλα εξαρτήματα που παράγουν θερμότητα.

Η τεχνική επισκόπηση της εταιρείας εξηγεί λεπτομερέστερα τον μηχανισμό. Το πιεζοηλεκτρικό υλικό λεπτής μεμβράνης πάνω σε πυρίτιο διαστέλλεται και συστέλλεται σε υπερηχητικές συχνότητες. Μικροσκοπικές μεμβράνες και συστοιχίες βαλβίδων μετατρέπουν αυτή την κίνηση σε παλμούς αέρα, ενώ οι συσκευασίες με εξαγωγή αέρα από την επάνω ή την πλευρική πλευρά κατευθύνουν τη ροή προς το σημείο-στόχο.

Ο όρος «στερεάς κατάστασης» περιγράφει, επομένως, την απουσία ενός παραδοσιακού συγκροτήματος ανεμιστήρα με περιστρεφόμενα μέρη και όχι την απουσία φυσικής κίνησης. Η ροή αέρα προέρχεται από μικροσκοπικές δομές που δονούνται. Αυτή η διάκριση έχει σημασία κατά τη σύγκριση της συσκευής με παθητικά υλικά, τα οποία διαχέουν τη θερμότητα αλλά δεν αντλούν ενεργά αέρα.

Τι δείχνουν οι προδιαγραφές παραγωγής

Η ανακοίνωση παραγωγής που δόθηκε στη δημοσιότητα παραθέτει τις ακόλουθες προδιαγραφές, οι οποίες συμφωνούν και με την τρέχουσα σελίδα του προϊόντος. Οι τιμές για τη ροή αέρα, την αντίθλιψη και την κατανάλωση ισχύος είναι προδιαγραφές του προμηθευτή· οι μέγιστες τιμές δεν πρέπει να εκλαμβάνονται ως εγγύηση ότι κάθε εγκατεστημένο σύστημα θα τις επιτυγχάνει ταυτόχρονα.

Η αντίθλιψη έχει σημασία, επειδή ο αέρας στο εσωτερικό ενός συμπαγούς προϊόντος μπορεί να χρειάζεται να διασχίσει μια διαδρομή που περιορίζει τη ροή. Μια τιμή ροής αέρα από μόνη της δεν δείχνει πόσος αέρας φτάνει στο σημείο συγκέντρωσης θερμότητας όταν το τσιπ ενσωματώνεται σε κανάλια, αεραγωγούς και περιβάλλοντα εξοπλισμό. Το συνολικό αποτέλεσμα της ψύξης εξαρτάται από τον σχεδιασμό αυτού του συστήματος.

Η xMEMS αναφέρει ότι, κατά τη διάρκεια δοκιμών σε γυαλιά, smartphone και SSD, οι πελάτες της πέτυχαν μειώσεις θερμοκρασίας 10–25°C σε επίπεδο τσιπ και συστήματος. Η ανακοίνωση δεν προσδιορίζει τις συσκευές ούτε παρέχει κοινή μεθοδολογία δοκιμών, επομένως οι συγκεκριμένες τιμές είναι παραδείγματα αποτελεσμάτων που έχουν αναφερθεί και όχι μια καθολικά αναμενόμενη πτώση θερμοκρασίας.

Γιατί έχει σημασία η διατηρήσιμη απόδοση στην τεχνητή νοημοσύνη αιχμής

Οι σύντομες εκτελέσεις δοκιμών επιδόσεων και τα παρατεταμένα φορτία εργασίας μπορεί να προσφέρουν διαφορετική εμπειρία. Μια συσκευή ενδέχεται να εκτελεί για λίγο ένα απαιτητικό μοντέλο σε υψηλή ταχύτητα και στη συνέχεια να μειώνει τις συχνότητες λειτουργίας του επεξεργαστή καθώς συσσωρεύεται θερμότητα. Σε εφαρμογές όπως η συνεχής επεξεργασία οπτικών δεδομένων ή η βοήθεια σε πραγματικό χρόνο, η διατήρηση της απόδοσης με την πάροδο του χρόνου μπορεί να έχει μεγαλύτερη σημασία από μια κορυφαία βαθμολογία.

Στη λευκή βίβλο για τη θερμική διαχείριση της τεχνητής νοημοσύνης αιχμής, η xMEMS υποστηρίζει ότι τα smartphone, οι SSD και τα γυαλιά τεχνητής νοημοσύνης αντιμετωπίζουν έναν κοινό περιορισμό: την αύξηση της υπολογιστικής πυκνότητας σε περιβλήματα που αφήνουν ελάχιστο χώρο για ψύξη. Παρουσιάζει την ενεργή μικροψύξη ως τρόπο ενίσχυσης της τοπικής συναγωγής, παράλληλα με τις υφιστάμενες θερμικές δομές.

Η ενεργή ψύξη καταναλώνει επίσης ισχύ. Το τεχνικό ερώτημα είναι αν το επιπλέον θερμικό περιθώριο προσφέρει αρκετό όφελος ώστε να δικαιολογεί την ηλεκτρική κατανάλωση, τον χώρο που απαιτείται για την ενσωμάτωση και το κόστος της. Στην περίπτωση των γυαλιών, ο σχεδιασμός πρέπει επίσης να λαμβάνει υπόψη τον τρόπο με τον οποίο η θερμότητα φτάνει στις επιφάνειες κοντά στον χρήστη· η κίνηση του αέρα κοντά σε έναν επεξεργαστή δεν αποδεικνύει από μόνη της ότι το τελικό προϊόν είναι άνετο στη χρήση.

Στοχευμένη ψύξη στο εσωτερικό εξοπλισμού κέντρων δεδομένων

Η εφαρμογή σε κέντρα δεδομένων είναι πιο συγκεκριμένη από την ψύξη ενός ολόκληρου rack τεχνητής νοημοσύνης. Η xMEMS προσδιορίζει τους SSD, τις μονάδες λέιζερ, τη μνήμη, τους επαναχρονομετρητές και άλλα υποσυστήματα ως στόχους για τοπικά κατευθυνόμενη ροή αέρα. Η ανακοίνωση για την έναρξη της παραγωγής τα περιγράφει ως εξαρτήματα που μπορούν να ωφεληθούν, ακόμη και καθώς η υγρή ψύξη εστιάζεται γύρω από CPU και GPU υψηλής ισχύος.

Αυτό καθιστά την τεχνολογία δυνητικά συμπληρωματική προς μεγαλύτερα συστήματα θερμικής διαχείρισης. Μια μικρή αντλία αέρα κοντά σε έναν ελεγκτή αποθήκευσης αντιμετωπίζει διαφορετικό πρόβλημα από την απομάκρυνση θερμότητας από έναν μεγάλο επιταχυντή. Η επιτυχία κάθε προσέγγισης εξαρτάται από μια διαδρομή που τελικά απομακρύνει τη θερμότητα από το εξάρτημα και τη διοχετεύει στο περιβάλλον σύστημα ψύξης.

Από τις επιδείξεις στα προϊόντα που μπορούν να παραχθούν

Η xMEMS παρουσίασε για πρώτη φορά το XMC-2400 το 2024. Η ανακοίνωση για την έναρξη της παραγωγής έρχεται έπειτα από μια περίοδο διάθεσης δειγμάτων και επιδείξεων και εντάσσεται στο ευρύτερο χαρτοφυλάκιό της, στο οποίο περιλαμβάνεται το XMC-1200 για μικρότερα εξαρτήματα έξυπνων γυαλιών. Το προηγούμενο άρθρο μας για τη μικροσκοπική τεχνολογία ψύξης της xMEMS εξέταζε εκείνη την ξεχωριστή παρουσίαση προϊόντος.

Ο Mike Housholder, αντιπρόεδρος και γενικός διευθυντής της Μονάδας Θερμικής Διαχείρισης της xMEMS, περιγράφει τη μαζική παραγωγή ως ένα βήμα προς την κάλυψη της ζήτησης των πελατών σε μεγάλη κλίμακα. Η εταιρεία παρουσιάζει επίσης την αρχιτεκτονική πυριτίου της ως μια πιθανή μελλοντική οδό για θερμικές λύσεις που θα συσκευάζονται μαζί με επεξεργαστές τεχνητής νοημοσύνης στην περιφέρεια. Πρόκειται για μια κατεύθυνση ανάπτυξης και όχι για δυνατότητα προϊόντος που έχει επιβεβαιωθεί με αυτή την ανακοίνωση.

Τα επόμενα χρήσιμα στοιχεία θα προκύψουν από ολοκληρωμένα συστήματα: τη διατηρήσιμη απόδοση, τις θερμοκρασίες επιφάνειας, την επίδραση στην μπαταρία, την αξιοπιστία και την απόδοση παραγωγής. Η έναρξη της παραγωγής μεταφέρει τη μικροψύξη πέρα από το στάδιο της επίδειξης ενός εξαρτήματος. Το κατά πόσο θα αλλάξει τα πρακτικά όρια των φορετών συσκευών τεχνητής νοημοσύνης και των συμπαγών συστημάτων αποθήκευσης θα γίνει σαφέστερο όταν οι πελάτες διαθέσουν ολοκληρωμένα προϊόντα στην αγορά.