AI-mallit ja alustat
xMEMS aloittaa puolijohdepohjaisten jäähdytyspiirien massatuotannon tekoälylaseihin ja konesalilaitteisiin
Lisää Unite.AI suosikkilähteisiisi Google-palvelussa
Tekoälyn käsittelyn lisääminen silmälaseihin tai älypuhelimeen aiheuttaa ongelman, jota pelkkä nopeampi pii ei ratkaise: lämpö on johdettava jonnekin. xMEMS Labs siirtää puolijohdepohjaista mikrojäähdytysteknologiaansa massatuotantoon. Se on suunnattu laitteisiin, jotka ovat liian ohuita perinteiselle tuulettimelle, sekä pieniin konesalikomponentteihin, jotka tarvitsevat ilmavirtaa lähelle kuumenevaa kohtaa.
Santa Clarassa toimiva yhtiö kertoo aloittaneensa XMC-2400- ja XMC-4800-µCooling-sirujensa tuotannon. Ensimmäisten XMC-2400-siruja sisältävien kaupallisten tuotteiden odotetaan tulevan markkinoille vuoden 2027 alkupuolella. Näin valmistuksen merkkipaalu erottuu tuotteiden kuluttajasaatavuudesta: komponentin massatuotanto ei tarkoita, että valmis puhelin, kuulokemikrofoni tai tallennuslaite olisi jo myynnissä.
Sirut on suunniteltu erilaisiin lämmönhallinnan tarpeisiin. XMC-2400 on tarkoitettu pienikokoisiin reunalaitteisiin, kuten tekoäly- ja XR-laseihin sekä henkilökohtaisiin SSD-asemiin. XMC-4800 tuottaa enemmän ilmavirtaa älypuhelimiin, yrityskäyttöön tarkoitettuihin SSD-asemiin ja muihin vähävirtaisempiin konesalin osajärjestelmiin.
Näin puolijohdepohjainen jäähdytyspiiri liikuttaa ilmaa
Teknologiassa käytetään xMEMSin piezoMEMS-puolijohdealustaa suunnatun ilmavirran tuottamiseen ilman pyöriviä lapoja tai laakereita. Yhtiön mukaan kokonaan piistä valmistettu rakenne pystyy liikuttamaan ilmaa kapeissa mikrokanavissa, ja sen voi sijoittaa prosessorien, muistien, tallennusohjainten ja muiden lämpöä tuottavien komponenttien lähelle.
Yhtiön teknisessä yleiskatsauksessa mekanismia selitetään tarkemmin. Piin päällä oleva ohutkalvopietsosähköinen materiaali laajenee ja supistuu ultraäänitaajuuksilla. Mikroskooppiset kalvot ja venttiiliryhmät muuttavat tämän liikkeen ilmapulsseiksi, ja ylä- tai sivusuuntaan ilmaa ohjaavat kotelot suuntaavat virtauksen kohti kohdetta.
”Puolijohdepohjainen” tarkoittaa siis sitä, ettei laitteessa ole perinteistä pyörivää tuuletinkokoonpanoa, ei sitä, ettei siinä tapahtuisi fyysistä liikettä. Ilmavirta syntyy pienten rakenteiden värähtelystä. Ero on tärkeä, kun laitetta verrataan passiivisiin materiaaleihin, jotka levittävät lämpöä mutta eivät aktiivisesti pumppaa ilmaa.
Mitä tuotantovaiheen tekniset tiedot kertovat
Toimitetussa tuotantotiedotteessa luetellaan seuraavat tekniset tiedot, jotka vastaavat myös nykyistä tuotesivua. Ilmavirtaa, vastapainetta ja tehonkulutusta koskevat luvut ovat toimittajan ilmoittamia arvoja. Enimmäisarvoja ei pidä tulkita takeeksi siitä, että jokainen asennettu järjestelmä saavuttaisi ne samanaikaisesti.
| Tekniset tiedot | XMC-2400 | XMC-4800 |
|---|---|---|
| Kotelon mitat | 7.42 × 9.48 × 1.13 mm | 9.93 × 14.35 × 1.13 mm |
| Ilmavirta | Enintään 28 cm³/s | Enintään 48 cm³/s |
| Vastapaine | Enintään 1,300 Pa | Enintään 1,100 Pa |
| Tehonkulutus | Noin 150 mW | Noin 240 mW |
Vastapaine on olennainen tekijä, sillä pienikokoisen tuotteen sisällä ilman voi olla kuljettava ahtaita reittejä pitkin. Pelkkä ilmavirtalukema ei kerro, kuinka paljon ilmaa pääsee kuumaan kohtaan, kun siru on yhdistetty kanaviin, ilmanvaihtoaukkoihin ja ympäröivään laitteistoon. Jäähdytyksen kokonaistulos riippuu järjestelmän rakenteesta.
xMEMSin mukaan asiakkaat ovat testeissä saavuttaneet siru- ja järjestelmätasolla 10–25 °C:n lämpötilan laskun laseissa, älypuhelimissa ja SSD-asemissa. Tiedotteessa ei yksilöidä laitteita eikä anneta yhteistä testausmenetelmää, joten luvut ovat esimerkkejä raportoiduista tuloksista, eivät yleispätevä odotettavissa oleva lämpötilan lasku.
Miksi tasainen suorituskyky on tärkeää reunalaskennassa
Lyhyet suorituskykytestit ja pitkäkestoiset kuormitukset voivat tuottaa erilaisia käyttökokemuksia. Laite voi suorittaa vaativaa mallia lyhyen aikaa suurella nopeudella ja laskea sitten prosessorin kellotaajuutta lämmön kertyessä. Jatkuvassa konenäössä tai reaaliaikaisessa avustamisessa suorituskyvyn ylläpitäminen ajan mittaan voi olla tärkeämpää kuin huipputulos.
Reunalaskennan lämmönhallintaa käsittelevässä white paperissaan xMEMS katsoo, että älypuhelimilla, SSD-asemilla ja tekoälylaseilla on sama rajoite: laskentatehon tiheys kasvaa koteloissa, joissa jäähdytykselle on vain vähän tilaa. Yhtiö esittää aktiivisen mikrojäähdytyksen keinona lisätä paikallista konvektiota olemassa olevien lämmönhallintarakenteiden rinnalle.
Aktiivinen jäähdytys kuluttaa myös virtaa. Suunnittelussa on ratkaistava, tuottaako lisälämpövara riittävästi hyötyä suhteessa sähkönkulutukseen, asennustilaan ja kustannuksiin. Lasien suunnittelussa on lisäksi huomioitava, miten lämpö siirtyy käyttäjän lähellä oleville pinnoille; ilman liikuttaminen prosessorin lähellä ei yksin takaa, että valmis tuote tuntuu mukavalta.
Kohdennettu jäähdytys konesalilaitteiston sisällä
Konesalikäyttökohde on tarkemmin rajattu kuin kokonaisen tekoälypalvelinrivin jäähdyttäminen. xMEMS mainitsee paikallisen ilmavirtauksen kohteiksi SSD-asemat, lasermoduulit, muistit, retimerit ja muut osajärjestelmät. Yhtiön tuotantojulkistuksen mukaan nämä komponentit voivat hyötyä ratkaisusta, vaikka nestejäähdytys keskittyy yhä enemmän suuritehoisten suorittimien ja grafiikkasuorittimien ympärille.
Teknologia voi siis täydentää suurempia lämmönhallintajärjestelmiä. Pieni ilmapumppu tallennusohjaimen lähellä ratkaisee eri ongelman kuin lämmön siirtäminen pois suuresta kiihdyttimestä. Kummankin ratkaisun toimivuus riippuu siitä, että lämpö saadaan lopulta pois komponentista ympäröivään jäähdytysjärjestelmään.
Esittelyistä valmistettaviksi tuotteiksi
xMEMS esitteli XMC-2400:n ensimmäisen kerran vuonna 2024. Tuotantoa koskevaa ilmoitusta edelsi näytteiden toimitus- ja esittelyjakso, ja se täydentää yhtiön laajempaa tuotevalikoimaa, johon kuuluu myös pienempiin älylasikomponentteihin tarkoitettu XMC-1200. Aiemmassa jutussamme käsittelimme xMEMS:n pienikokoista jäähdytystekniikkaa ja kyseisen erillisen tuotteen julkistusta.
xMEMS:n lämmönhallintaliiketoimintayksikön varatoimitusjohtaja ja pääjohtaja Mike Housholder kuvailee massatuotannon aloittamista askeleeksi kohti asiakkaiden kysyntään vastaamista suuressa mittakaavassa. Yhtiö esittää piipohjaisen arkkitehtuurinsa myös mahdollisena tulevaisuuden ratkaisuna, jonka avulla lämpöratkaisuja voitaisiin pakata samaan koteloon reunatekoälyprosessorien kanssa. Kyse on kehityssuunnasta, ei tämän ilmoituksen vahvistamasta tuotteen ominaisuudesta.
Seuraavat hyödylliset näytöt saadaan valmiista järjestelmistä: jatkuva suorituskyky, pintalämpötilat, vaikutukset akkuun, luotettavuus ja valmistussaanto. Tuotantoon siirtyminen vie mikrojäähdytyksen komponenttiesittelyä pidemmälle. Se, muuttaako teknologia tekoälyä hyödyntävien puettavien laitteiden ja pienikokoisten tallennusratkaisujen käytännön rajoja, selviää paremmin, kun asiakkaat tuovat integroidut tuotteet markkinoille.
