Modele i platformy AI
xMEMS rozpoczyna masową produkcję układów chłodzących w technologii półprzewodnikowej do inteligentnych okularów i sprzętu do centrów danych
Dodaj Unite.AI do preferowanych źródeł w Google
Umieszczenie większej mocy obliczeniowej AI w okularach lub smartfonie stwarza problem, którego nie da się rozwiązać samym zastosowaniem szybszego krzemu: ciepło musi gdzieś odpłynąć. xMEMS Labs wprowadza technologię półprzewodnikowego mik chłodzenia do masowej produkcji, kierując ją do urządzeń zbyt cienkich na konwencjonalny wentylator oraz do niewielkich komponentów centrów danych, które wymagają przepływu powietrza w pobliżu źródła ciepła.
Firma z Santa Clara informuje, że rozpoczęła produkcję układów XMC-2400 i XMC-4800 µCooling. Pierwsze produkty komercyjne wyposażone w XMC-2400 mają pojawić się na początku 2027 roku. Oznacza to, że rozpoczęcie produkcji nie jest równoznaczne z dostępnością urządzeń dla konsumentów: masowa produkcja komponentu nie oznacza, że gotowy telefon, zestaw słuchawkowy czy urządzenie pamięci masowej jest już w sprzedaży.
Oba układy odpowiadają na różne potrzeby w zakresie odprowadzania ciepła. XMC-2400 jest przeznaczony do kompaktowych urządzeń brzegowych, w tym okularów AI i XR oraz przenośnych dysków SSD. XMC-4800 zapewnia większy przepływ powietrza i jest przeznaczony do smartfonów, dysków SSD dla przedsiębiorstw oraz innych podzespołów centrów danych o niższym poborze mocy.
Jak półprzewodnikowy układ chłodzący wprawia powietrze w ruch
Technologia wykorzystuje półprzewodnikową platformę piezoMEMS firmy xMEMS do wytwarzania ukierunkowanego przepływu powietrza bez obracających się łopatek ani łożysk. Firma opisuje architekturę w całości krzemową, która może tłoczyć powietrze wąskimi mikrokanałami i być umieszczana w pobliżu procesorów, pamięci, kontrolerów pamięci masowej oraz innych podzespołów generujących ciepło.
Przegląd techniczny firmy wyjaśnia dokładniej mechanizm działania. Cienkowarstwowy materiał piezoelektryczny na krzemie rozszerza się i kurczy z częstotliwością ultradźwiękową. Mikroskopijne membrany i układy zaworów przekształcają ten ruch w impulsy powietrza, a obudowy z wylotami u góry lub z boku kierują strumień w stronę wybranego miejsca.
Określenie „półprzewodnikowy” oznacza zatem brak tradycyjnego zespołu wentylatora z obracającymi się elementami, a nie brak ruchu fizycznego. Przepływ powietrza wytwarzają niewielkie drgające struktury. To rozróżnienie ma znaczenie przy porównywaniu urządzenia z materiałami pasywnymi, które rozpraszają ciepło, ale nie tłoczą aktywnie powietrza.
Co wynika ze specyfikacji produkcyjnej
Udostępniona informacja o rozpoczęciu produkcji zawiera poniższe specyfikacje, które są zgodne także z aktualną stroną produktu. Wartości przepływu powietrza, przeciwciśnienia i poboru mocy pochodzą od producenta; nie należy zakładać, że maksymalne wartości zostaną osiągnięte jednocześnie w każdym wdrożonym systemie.
| Parametr | XMC-2400 | XMC-4800 |
|---|---|---|
| Wymiary obudowy | 7.42 × 9.48 × 1.13 mm | 9.93 × 14.35 × 1.13 mm |
| Przepływ powietrza | Do 28 cm³/s | Do 48 cm³/s |
| Przeciwciśnienie | Do 1 300 Pa | Do 1 100 Pa |
| Pobór mocy | Około 150 mW | Około 240 mW |
Przeciwciśnienie ma znaczenie, ponieważ powietrze wewnątrz kompaktowego produktu może musieć przepływać wąską drogą. Sama wartość przepływu powietrza nie mówi, ile powietrza dociera do źródła ciepła po zintegrowaniu układu z kanałami, otworami wentylacyjnymi i pozostałymi elementami sprzętu. Skuteczność chłodzenia zależy od całej konstrukcji systemu.
xMEMS informuje, że podczas testów okularów, smartfonów i dysków SSD klienci uzyskali spadek temperatury układu i całego systemu o 10–25°C. W komunikacie nie wskazano testowanych urządzeń ani wspólnej metodologii badań, dlatego wartości te są przykładami zgłoszonych wyników, a nie gwarancją uniwersalnego spadku temperatury.
Dlaczego długotrwała wydajność ma znaczenie w przypadku AI na urządzeniach brzegowych
Krótkie serie testów wydajnościowych i długotrwałe obciążenie mogą dawać różne rezultaty. Urządzenie może przez chwilę uruchamiać wymagający model z dużą szybkością, a następnie obniżyć częstotliwość taktowania procesora w miarę gromadzenia się ciepła. W zastosowaniach takich jak ciągłe przetwarzanie obrazu czy pomoc w czasie rzeczywistym utrzymanie wydajności przez dłuższy czas może być ważniejsze niż wynik szczytowy.
W białej księdze poświęconej zarządzaniu temperaturą w brzegowych systemach AI xMEMS wskazuje, że smartfony, dyski SSD i okulary AI mają wspólne ograniczenie: rosnąca gęstość obliczeniowa w obudowach, w których pozostaje niewiele miejsca na chłodzenie. Firma przedstawia aktywne mik chłodzenie jako sposób na dodanie lokalnej konwekcji do istniejących rozwiązań termicznych.
Aktywne chłodzenie również zużywa energię. Pytanie z punktu widzenia inżynierii brzmi, czy dodatkowy zapas termiczny przynosi korzyści wystarczające, by uzasadnić pobór energii, miejsce potrzebne na integrację i koszt. W przypadku okularów konstrukcja musi też uwzględniać sposób, w jaki ciepło dociera do powierzchni znajdujących się blisko użytkownika; sam przepływ powietrza w pobliżu procesora nie przesądza o tym, czy gotowy produkt będzie wygodny w noszeniu.
Ukierunkowane chłodzenie wewnątrz sprzętu centrów danych
Zastosowanie w centrum danych jest bardziej konkretne niż chłodzenie całej szafy serwerowej AI. xMEMS wskazuje dyski SSD, moduły laserowe, pamięć, retimery i inne podsystemy jako cele lokalnego przepływu powietrza. W komunikacie o rozpoczęciu produkcji opisano je jako komponenty, które mogą skorzystać z takiego rozwiązania, nawet gdy chłodzenie cieczą koncentruje się wokół procesorów CPU i GPU o dużej mocy.
Dzięki temu technologia może uzupełniać większe systemy zarządzania temperaturą. Mała pompa powietrza umieszczona w pobliżu kontrolera pamięci masowej rozwiązuje inny problem niż odprowadzanie ciepła z dużego akceleratora. Skuteczność obu rozwiązań zależy od drogi, którą ciepło opuszcza komponent i trafia do otaczającego go systemu chłodzenia.
Od demonstracji do produktów gotowych do produkcji
Firma xMEMS po raz pierwszy zaprezentowała XMC-2400 w 2024 roku. Ogłoszenie rozpoczęcia produkcji następuje po okresie udostępniania próbek i demonstracji, a zarazem uzupełnia szerszą ofertę firmy, w tym XMC-1200 przeznaczony do mniejszych komponentów inteligentnych okularów. W naszym wcześniejszym artykule o miniaturowej technologii chłodzenia xMEMS omówiliśmy tę odrębną premierę produktu.
Mike Housholder, wiceprezes i dyrektor generalny jednostki biznesowej xMEMS ds. zarządzania temperaturą, określa rozpoczęcie masowej produkcji jako krok w kierunku zaspokojenia popytu klientów na dużą skalę. Firma przedstawia również swoją architekturę krzemową jako możliwą w przyszłości drogę do rozwiązań termicznych współpakowanych z procesorami brzegowymi AI. Jest to kierunek rozwoju, a nie funkcjonalność produktu potwierdzona w tym komunikacie.
Kolejnych przydatnych dowodów dostarczą gotowe systemy: informacje o wydajności utrzymywanej w dłuższym czasie, temperaturze powierzchni, wpływie na akumulator, niezawodności i uzysku produkcyjnym. Rozpoczęcie produkcji przenosi mikrochłodzenie poza etap demonstracji pojedynczego komponentu. To, czy zmieni ono praktyczne ograniczenia dotyczące urządzeń ubieralnych z AI i kompaktowych pamięci masowych, stanie się jaśniejsze, gdy klienci wprowadzą na rynek zintegrowane produkty.
