xMEMS Meluncurkan Chip Pendingin Padat Kecil untuk Kacamata Pintar

xMEMS Labs telah memperkenalkan XMC-1200, kipas mikro padat yang dirancang untuk mengatasi salah satu hambatan paling persisten yang dihadapi oleh kacamata pintar, yaitu panas berlebih. Dengan menggunakan teknologi semikonduktor, xMEMS berhasil menciptakan kipas mikro yang sangat kecil dan efisien.

Perusahaan semikonduktor yang berbasis di Santa Clara ini menjelaskan bahwa XMC-1200 adalah kipas mikro aktif terkecil di dunia. Dengan ukuran 46 milimeter persegi dan konsumsi daya sekitar 70 miliwatt ketika dipasangkan dengan aplikasi spesifik terintegrasi Astra2, chip ini cukup kecil untuk diintegrasikan ke dalam lengan kacamata realitas tambah (AR), realitas ekstended (XR), dan kacamata pintar yang ditenagai AI.

Dalam kondisi beban termal satu watt, xMEMS mengklaim bahwa sistem dapat mengurangi suhu hingga 10°C. Sampel teknik sudah tersedia di bawah perjanjian kerahasiaan untuk produsen dan mitra teknologi yang memenuhi syarat, dengan target kesiapan produksi pada kuartal keempat 2027. Kacamata Pintar Menghadapi Masalah Panas

Kacamata pintar secara bertahap berkembang dari aksesoris kamera dan audio sederhana menjadi platform komputasi kompak yang dapat menjalankan penglihatan komputer, terjemahan waktu nyata, asisten multimodal, navigasi, dan tampilan resolusi tinggi.

Kemampuan tersebut memerlukan prosesor yang semakin kuat, sensor gambar, komponen koneksi, dan mesin cahaya. Setiap komponen ini menghasilkan panas di dalam perangkat yang harus tetap ringan, sunyi, dan nyaman saat dikenakan.

Sistem pendingin pasif tradisional, termasuk lembaran grafit, bantalan termal, penyebar panas, dan ruang uap, dapat mendistribusikan panas di seluruh perangkat. Namun, mereka tidak dapat menciptakan aliran udara. Dalam wadah yang tertutup rapat, panas dapat terjebak di sekitar prosesor dan komponen lainnya, sehingga memaksa perangkat untuk mengurangi kinerja atau mentransfer suhu yang tidak nyaman ke bingkai. Kendala termal dapat memengaruhi beberapa aspek pengalaman pengguna. Prosesor mungkin mengurangi kinerja selama beban AI berkelanjutan, kamera mungkin mengenakan batasan perekaman, dan tampilan mungkin mengurangi kecerahan untuk mengontrol suhu. Panas yang dihasilkan di dalam lengan kacamata juga dapat membuat kacamata tidak nyaman selama penggunaan yang lama.

Kipas Mikro yang Dibangun Menggunakan Teknologi Semikonduktor

XMC-1200 tidak menyerupai kipas miniatur yang ditemukan di laptop atau perangkat elektronik lainnya. Sebaliknya, itu difabrikasi dari silikon menggunakan platform sistem mikroelektromekanik piezoelektrik xMEMS, atau piezoMEMS.

Ketika tegangan diterapkan pada film piezoelektrik tipis, bahan tersebut mengembang dan mengkerut pada frekuensi ultrasonik. Gerakan ini menggerakkan membran mikroskopik yang menghasilkan pulsa udara kontinu melalui struktur katup presisi. Aliran udara yang dihasilkan dapat diarahkan ke prosesor, mesin tampilan, sensor, atau sumber panas lainnya. rancangan ini menghindari motor rotary dan bantalan yang digunakan dalam kipas konvensional. Ini memungkinkan perangkat pendingin untuk beroperasi dalam paket yang tipis sekitar satu milimeter sambil mengurangi kompleksitas mekanis, kebisingan, dan getaran.

XMC-1200 dapat menghasilkan aliran udara hingga 10 sentimeter kubik per detik dan tekanan balik hingga 1.100 pascal, menurut spesifikasi produk perusahaan saat ini. Ini juga dinilai IP68 untuk ketahanan terhadap debu dan air, yang merupakan pertimbangan penting untuk elektronik yang dimaksudkan untuk dikenakan sepanjang hari. han menggantikan penyebar panas atau komponen pasif lainnya, chip ini dimaksudkan untuk melengkapi mereka. Aliran udara aktif mengganggu lapisan udara hangat yang stagnan di sekitar komponen panas, memungkinkan panas untuk bergerak lebih efektif ke dalam struktur termal perangkat yang lebih luas.

Pendinginan Terarah untuk Tampilan, Prosesor, dan Kamera

Salah satu aplikasi potensial adalah pendinginan mesin cahaya yang digunakan dalam tampilan AR dan XR.

LED mikrotampilan dan sistem berbasis laser dapat mengalami perubahan panjang gelombang dan output saat suhu mereka naik. Perubahan ini dapat menyebabkan pergeseran warna, kecerahan yang berkurang, atau kualitas gambar yang tidak konsisten selama penggunaan yang lama. Aliran udara yang terarah dapat membantu menjaga komponen-komponen ini dalam rentang operasi yang lebih stabil.

Pendinginan prosesor menyajikan kasus penggunaan lain. Terjemahan waktu nyata, interaksi suara, pengenalan visual, dan inferensi AI pada perangkat memerlukan kinerja komputasi yang berkelanjutan daripada ledakan pemrosesan singkat. Tanpa cukup ruang termal, sistem pada chip mungkin dengan cepat mengurangi kecepatan clock untuk mencegah overheat.

Kacamata berbasis kamera menghadapi kendala serupa. Sensor gambar resolusi tinggi, pengkode video, dan koneksi nirkabel menghasilkan panas secara bersamaan selama perekaman. Pendinginan aktif dekat komponen-komponen ini dapat memungkinkan produsen untuk mendukung sesi perekaman yang lebih lama tanpa meningkatkan ukuran bingkai secara dramatis.

Teknologi yang sama juga dapat membantu produsen mengontrol suhu eksternal kacamata. Menghilangkan panas dari elektronik sebelum mencapai permukaan lengan kacamata dapat membuat perangkat lebih nyaman selama penggunaan yang lama.

Mengembangkan Portofolio µCooling

XMC-1200 adalah anggota terkecil dari portofolio pendinginan aktif yang lebih luas yang sedang dikembangkan oleh xMEMS.

Perusahaan XMC-2400 dirancang untuk aplikasi daya yang lebih tinggi, termasuk kacamata XR, drive solid-state pribadi, dan sistem AI edge lainnya. Spesifikasinya saat ini mencakup aliran udara hingga 28 sentimeter kubik per detik dan konsumsi daya khas sekitar 150 miliwatt.

Model XMC-4800 yang lebih besar ditujukan untuk ponsel, sistem penyimpanan pusat data, dan aplikasi lain yang memerlukan aliran udara yang lebih besar. Perusahaan tersebut mencantumkan produk tersebut hingga 48 sentimeter kubik per detik, dengan konsumsi daya khas sekitar 240 miliwatt. ek ini mencerminkan strategi yang lebih luas untuk menerapkan teknik manufaktur semikonduktor ke manajemen termal di berbagai kategori perangkat. Sebagai gantinya menggunakan satu desain kipas untuk setiap produk, produsen dapat memilih chip berdasarkan ukuran wadah, daya yang tersedia, kebutuhan aliran udara, dan lokasi hotspot individual.

Didirikan pada 2018, xMEMS awalnya fokus pada pembicara solid-state MEMS untuk earbud, jam tangan pintar, headphone, dan kacamata. Perusahaan tersebut sejak itu memperluas platform piezoMEMS yang sama ke manajemen termal dan melaporkan memegang lebih dari 300 paten yang diberikan di seluruh dunia. adopsi Komersial Bergantung pada Kinerja Sistem-Level

Membuat komponen pendingin yang cukup kecil untuk kacamata pintar hanyalah satu bagian dari tantangan teknik.

Produsen harus menentukan bagaimana aliran udara harus bergerak melalui bingkai yang mungkin tertutup rapat terhadap kelembaban dan debu. Mereka juga harus mengevaluasi bagaimana chip pendingin memengaruhi umur baterai, penempatan komponen internal, kinerja akustik, kekuatan, dan suhu eksternal.

Persyaratan daya XMC-1200 yang relatif rendah dapat membuatnya cocok untuk operasi selektif. Perangkat mungkin mengaktifkan pendingin hanya selama perekaman video, inferensi AI yang menuntut, kecerahan tampilan yang tinggi, atau beban berkelanjutan lainnya, bukan menjalankan chip secara terus-menerus.

Jadwal produksi yang lebih lama juga menunjukkan bahwa teknologi masih berada pada tahap awal. Meskipun sampel teknik tersedia, perangkat konsumen yang menggunakan XMC-1200 tidak mungkin muncul sampai produsen menyelesaikan pengujian ekstensif dan mengintegrasikan chip ke dalam desain perangkat keras masa depan.

XMC-2400 yang lebih besar telah memasuki produksi massal dan mendukung penerapan kacamata pertama perusahaan, memberikan produsen pilihan yang saat ini tersedia untuk desain dengan ruang yang lebih besar atau beban termal yang lebih tinggi.

Pendinginan Aktif Dapat Mengubah AI yang Dapat Dikenakan

Kacamata pintar secara tradisional dirancang di sekitar batas termal yang ketat. Produsen telah mengelola batas-batas tersebut melalui pembatasan perangkat lunak, beban yang tidak terus-menerus, kecerahan tampilan yang berkurang, dan kinerja prosesor yang konservatif.

Pendinginan mikro aktif menciptakan pilihan lain. Sebagai gantinya untuk merancang setiap kemampuan di sekitar langit-langit panas yang tetap, perangkat yang dapat dikenakan di masa depan dapat secara dinamis menghilangkan panas selama tugas yang menuntut dan kembali ke operasi pasif ketika beban menurun.

Hal ini dapat mendukung sesi perekaman yang lebih lama, kualitas tampilan yang lebih konsisten, dan fitur AI yang beroperasi terus-menerus daripada dalam ledakan singkat. Ini juga dapat memungkinkan lebih banyak pemrosesan untuk tetap berada di perangkat, mengurangi ketergantungan pada ponsel atau infrastruktur awan.

Signifikansi yang lebih luas meluas di luar chip pendingin tunggal. Ketika komputer yang dapat dikenakan menjadi lebih mampu, manajemen termal akan semakin memengaruhi pengalaman AI mana yang dapat berfungsi dengan andal di dalam perangkat yang cukup ringan untuk dikenakan sepanjang hari.