xMEMS, 스마트 글래스를 위한 소형 솔리드 스테이트 쿨링 칩 출시

xMEMS Labs는 XMC-1200을 출시했습니다. 이는 스마트 글래스에서 발생하는 가장 큰 장애물 중 하나를 해결하기 위해 설계된 솔리드 스테이트 마이크로 팬입니다. 이 기술은 프레임을 더 무거지게, 더 두껍게, 또는 더 시끄럽게 만들지 않습니다.

산타클라라에 본사를 둔 이 반도체 회사에서 XMC-1200은 세계에서 가장 작은 액티브 마이크로 팬이라고 설명합니다. 46 제곱 밀리미터의 부피와 Astra2 드라이브 애플리케이션 특정 집적 회로와 결합했을 때 약 70 밀리와트의 전력 소비를 보입니다. 이 칩은 증강 현실(AR), 확장 현실(XR), AI를 탑재한 글래스의 테ンプル 암에 통합될 수 있을 만큼 작습니다.

1와트의 열 부하에서 xMEMS는 시스템이 최대 10°C까지 온도를 낮출 수 있다고 말합니다. 엔지니어링 샘플은 현재 비공개 계약을 체결한 제조업체와 기술 파트너에게 제공되고 있으며, 2027년 4분기에 생산 준비를 목표로 합니다. 스마트 글래스는 열 문제를 겪고 있습니다.

스마트 글래스는 단순한 카메라와 오디오 액세서리에서 컴퓨터 비전, 실시간 번역, 멀티모달 어시스턴트, 네비게이션, 고해상도 디스플레이를 실행할 수 있는 컴팩트 컴퓨팅 플랫폼으로 진화하고 있습니다.

이러한 기능을 구현하려면 점점 더 강력한 프로세서, 이미지 센서, 커넥티비티 컴포넌트, 라이트 엔진이 필요합니다. 각 구성 요소는 사용자의 피부에 닿는 동안 가볍고, 조용하고, 편안해야 하는 장치 내에서 열을 발생시킵니다.

전통적인 수동 쿨링 시스템, 즉 그래파이트 시트, 열 패드, 열 스프레더, 蒸기 챔버는 장치 내에서 열을 재배포할 수 있습니다. 그러나 공기 흐름을 생성할 수 없습니다. 밀봉된 케이스에서 열이 프로세서와 기타 구성 요소 주변에 갇히게 되어 장치가 성능을 낮추거나 사용자에게 불편한 온도를 전달하게 됩니다. 열 제한은 사용자 경험의 여러 측면에 영향을 미칠 수 있습니다. 프로세서는 지속적인 AI 워크로드 동안 성능을 낮출 수 있습니다. 카메라는 녹화 제한을 가할 수 있습니다. 디스플레이는 온도를 제어하기 위해 밝기를 낮출 수 있습니다. 사각형 안에서 발생하는 열은 장기간 사용 시 글래스를 불편하게 만들 수 있습니다.

반도체 기술을 사용한 마이크로 팬

XMC-1200은 랩톱이나 기타 소비자 전자 제품에서 찾을 수 있는 미니어처 로터리 팬과 비슷하지 않습니다. 대신 xMEMS의 피에조 전기 기계 시스템, 즉 피에조 MEMS 플랫폼을 사용하여 실리콘으로 제작됩니다.

피에조 전기 필름에 전압을 적용하면 물질이 초음파 주파수에서 확장 및 수축합니다. 이 운동은 미세한 막을 구동하여 정밀한 밸브 구조를 통해 연속적인 공기 펄스를 생성합니다. 생성된 공기 흐름은 프로세서, 디스플레이 엔진, 센서 또는 열 집중源으로 направ될 수 있습니다. 이 아키텍처는 전통적인 팬에서 사용되는 로터리 모터와 베어링을 피합니다. 이는 쿨링 장치가 약 1 밀리미터 두께의 패키지 내에서 작동할 수 있도록 하며, 기계적 복잡성, 청각적 소음, 진동을 줄입니다.

XMC-1200은 최대 10 立方 센티미터/초의 공기 흐름과 1,100 파스칼의 후방 압력을 제공할 수 있다고 회사에서 현재 제품 사양을 발표했습니다. 또한 IP68 등급의尘 및 물에 대한 저항성을 보유하고 있으며, 일일 착용을 위한 전자 제품의 중요한 고려 사항입니다. 열 스프레더 또는 기타 수동 구성 요소를 대체하는 것이 아니라 보완하는 것이 목적입니다. 액티브 공기 흐름은 뜨거운 구성 요소를 둘러싼 정체된 공기 층을 교란하여 열이 장치의 더広い 열 구조로 더 효과적으로 이동할 수 있도록 합니다.

디스플레이, 프로세서, 카메라를 위한 타겟팅된 쿨링

하나의 잠재적인 응용 분야는 AR 및 XR 디스플레이에서 사용되는 라이트 엔진의 쿨링입니다.

마이크로 디스플레이 LED 및 레이저 기반 시스템은 온도가 상승함에 따라 파장 및 출력의 변화를 겪을 수 있습니다. 이러한 변화는 색상 변이, 밝기 감소 또는 일관되지 않은 이미지 품질로 이어질 수 있습니다. 타겟팅된 공기 흐름은 이러한 구성 요소를 더 안정적인 작동 범위 내에서 유지하는 데 도움이 될 수 있습니다.

프로세서 쿨링은 또 다른 사용 사례를 제공합니다. 실시간 번역, 음성 상호 작용, 시각적 인식, 온디바이스 AI 추론에는 지속적인 컴퓨팅 성능이 필요합니다. 충분한 열 여유가 없으면 시스템 온 칩은 과열을 방지하기 위해 클록 속도를 빠르게 낮출 수 있습니다.

카메라를 탑재한 글래스도 유사한 제약을 겪습니다. 고해상도 이미지 센서, 비디오 인코더, 무선 연결은 모두 동시에 녹화 중에 열을 발생시킵니다. 이러한 구성 요소 근처에서 액티브 쿨링은 제조업체가 프레임 크기를 크게 늘리지 않고 더 긴 녹화 세션을 지원할 수 있도록 합니다.

동일한 기술은 또한 제조업체가 글래스의 외부 온도를 제어하는 데 도움이 될 수 있습니다. 전자 제품에 도달하기 전에 열을 제거하여 사각형을 더 편안하게 만드는 것입니다.

µCooling 포트폴리오 확장

XMC-1200은 xMEMS에서 개발 중인 더广い 액티브 쿨링 포트폴리오의 가장 작은 구성원입니다.

회사의 XMC-2400은 XR 글래스, 개인용 솔리드 스테이트 드라이브, 기타 에지 AI 시스템을 위한 더 높은 전력 응용 분야를 위해 설계되었습니다. 현재 사양에는 최대 28 立方 센티미터/초의 공기 흐름과 약 150 밀리와트의 전력 소비가 포함됩니다.

더 큰 XMC-4800 모델은 스마트폰, 데이터 센터 스토리지 시스템, 더 많은 공기 흐름을 요구하는 기타 응용 분야를 대상으로 합니다. 회사는 이 제품을 최대 48 立方 센티미터/초의 공기 흐름과 약 240 밀리와트의 전력 소비로 나열합니다. 이는 다양한 장치 범주에서 열 관리에 반도체 제조 기술을 적용하는 더广い 전략을 나타냅니다. 제조업체는 하나의 팬 디자인을 모든 제품에 사용하는 대신, 칩을封装 크기, 사용 가능한 전력, 공기 흐름 요구 사항, 개별 핫스팟 위치에 따라 선택할 수 있습니다.

2018년에 설립된 xMEMS는 초기에 이어버드, 스마트워치, 헤드폰, 글래스를 위한 솔리드 스테이트 MEMS 스피커에 초점을 맞추었습니다. 이후 회사는 동일한 기본 피에조 MEMS 플랫폼을 열 관리로 확장했으며 전 세계에서 300개 이상의 특허를 보유하고 있습니다. 상업적 채택은 시스템 수준의 성능에 달려 있습니다.

스마트 글래스에 적합한 크기로 쿨링 구성 요소를 만드는 것은 엔지니어링 도전의 일부에 불과합니다.

제조업체는 물과 먼지에 대해 밀봉된 프레임을 통해 공기 흐름이 어떻게 이동해야 하는지 결정해야 할 것입니다. 또한 쿨링 칩이 배터리 수명, 내부 구성 요소 배치, 음향 성능, 내구성, 외부 온도에 미치는 영향을 평가해야 합니다.

XMC-1200의 상대적으로 낮은 전력 요구 사항은 선택적 작동에 적합할 수 있습니다. 장치는 비디오 녹화, 요구 사항이 높은 AI 추론, 높은 디스플레이 밝기 또는 기타 지속적인 워크로드 중에만 쿨링을 활성화할 수 있습니다.

더 긴 생산 일정은 기술이 여전히 초기 단계에 있음을 나타냅니다. 엔지니어링 샘플은 사용할 수 있지만 XMC-1200을 사용하는 소비자 기기는 제조업체가 광범위한 테스트를 완료하고 칩을 미래의 하드웨어 설계에 통합할 때까지 나타날 가능성이 낮습니다.

더 큰 XMC-2400은 이미 양산에 들어갔으며 회사의 첫 번째 글래스 관련 배포를 지원하여 더 많은 공간이나 더 높은 열 부하가 있는 설계를 위한 현재 사용 가능한 옵션을 제공합니다.

액티브 쿨링이 웨어러블 AI를 재정의할 수 있습니다

스마트 글래스는 전통적으로 엄격한 열 제한을 중심으로 설계되었습니다. 제조업체는 소프트웨어 제한, 간헐적인 워크로드, 디스플레이 밝기 감소, 보수적인 프로세서 성능을 통해 이러한 제한을 관리했습니다.

마이크로 스케일 액티브 쿨링은 또 다른 옵션을 제공합니다. 고정된 열 천장 주변에서 모든 기능을 설계하는 대신, 미래의 웨어러블은 요구 사항이 높은 작업 중에 동적으로 열을 제거하고 워크로드가 감소하면 수동 작동으로 돌아갈 수 있습니다.

이는 더 긴 녹화 세션, 더 일관된 디스플레이 품질, 지속적으로 작동하는 AI 기능을 지원할 수 있습니다. 또한 더 많은 처리를 장치에 유지하고 스마트폰 또는 클라우드 인프라에 대한 의존도를 줄일 수 있습니다.

더广い 의미는 단일 쿨링 칩을 넘어섭니다. 웨어러블 컴퓨터가 더 능력 있게 되면서 열 관리는 장치 내에서 신뢰성 있게 작동하는 AI 경험에 영향을 미치는 요소가 될 것입니다. 이러한 장치는 일일 착용에 적합한 정도의 가볍습니다.