xMEMS начинает массовое производство твердотельных охлаждающих чипов для очков с ИИ и оборудования центров обработки данных

Размещение большего объёма обработки ИИ в очках или смартфоне создаёт проблему, которую не решить одним лишь более быстрым кремнием: тепло нужно куда-то отводить. xMEMS Labs запускает массовое производство своей твердотельной технологии микрокулеров, предназначенной для устройств, слишком тонких для обычного вентилятора, а также для небольших компонентов центров обработки данных, которым нужен направленный воздушный поток вблизи горячих точек.

Компания из Санта-Клары сообщает, что начала производство чипов XMC-2400 и XMC-4800 µCooling. Первые коммерческие продукты с XMC-2400 ожидаются в начале 2027 года. Это позволяет отделить производственный этап от появления устройств в продаже: массовое производство компонента не означает, что готовый телефон, гарнитура или накопитель уже поступили в продажу.

Эти два чипа рассчитаны на разные тепловые нагрузки. XMC-2400 предназначен для компактных периферийных устройств, включая очки с ИИ и XR, а также персональные SSD. XMC-4800 обеспечивает больший воздушный поток и предназначен для смартфонов, корпоративных SSD и других маломощных подсистем центров обработки данных.

Как твердотельный охлаждающий чип перемещает воздух

В этой технологии используется полупроводниковая платформа piezoMEMS компании xMEMS, создающая направленный воздушный поток без вращающихся лопастей и подшипников. Компания описывает полностью кремниевую конструкцию, способную перемещать воздух по узким микроканалам и размещаться рядом с процессорами, памятью, контроллерами накопителей и другими выделяющими тепло компонентами.

В техническом обзоре компании механизм описан подробнее. Пьезоэлектрический тонкоплёночный материал на кремнии расширяется и сжимается на ультразвуковых частотах. Микроскопические мембраны и массивы клапанов превращают это движение в воздушные импульсы, а корпуса с верхними или боковыми вентиляционными отверстиями направляют поток к нужному компоненту.

Таким образом, термин «твердотельный» указывает на отсутствие традиционного вентилятора с вращающимися элементами, а не на отсутствие физического движения. Воздушный поток создают крошечные вибрирующие структуры. Это различие важно при сравнении устройства с пассивными материалами: они распределяют тепло, но не перекачивают воздух.

Что показывают технические характеристики серийных изделий

В опубликованном релизе о запуске производства приведены следующие характеристики, совпадающие с данными на текущей странице продукта. Показатели воздушного потока, противодавления и энергопотребления предоставлены производителем; максимальные значения не следует считать гарантией того, что каждая установленная система сможет одновременно достичь их всех.

Противодавление имеет значение, поскольку воздуху внутри компактного устройства, возможно, придётся проходить по узкому каналу. Сам по себе показатель воздушного потока не объясняет, сколько воздуха достигает горячей точки после интеграции чипа с каналами, вентиляционными отверстиями и окружающими компонентами. Итоговая эффективность охлаждения зависит от конструкции всей системы.

xMEMS сообщает, что во время испытаний очков, смартфонов и SSD заказчики добились снижения температуры на уровне чипа и системы на 10–25 °C. В объявлении не указаны устройства и не приведена единая методика испытаний, поэтому эти цифры — примеры заявленных результатов, а не универсально ожидаемое снижение температуры.

Почему для периферийного ИИ важна стабильная производительность

Короткие тестовые нагрузки и длительная работа могут давать разные результаты. Устройство может ненадолго запускать ресурсоёмкую модель на высокой скорости, а затем снижать тактовую частоту процессора по мере накопления тепла. Для таких задач, как непрерывная обработка изображений или помощь в реальном времени, сохранение производительности в течение длительного времени может быть важнее пикового результата.

В техническом документе об управлении тепловыделением в периферийных системах ИИ xMEMS утверждает, что смартфоны, SSD и очки с ИИ сталкиваются с общей проблемой: плотность вычислений растёт, а внутри корпусов остаётся мало места для охлаждения. Компания представляет активное микроохлаждение как способ добавить локальную конвекцию к уже имеющимся тепловым структурам.

Активное охлаждение также потребляет энергию. Инженерам необходимо оценить, достаточно ли преимуществ от дополнительного теплового запаса, чтобы оправдать энергопотребление, место для интеграции и стоимость. В случае очков при проектировании также нужно учитывать, как тепло передаётся поверхностям рядом с лицом пользователя: перемещение воздуха около процессора само по себе не гарантирует, что готовое устройство будет комфортным.

Локальное охлаждение компонентов оборудования центров обработки данных

Применение в центрах обработки данных не сводится к охлаждению целой стойки с ИИ-оборудованием. xMEMS называет целями для локального воздушного потока твердотельные накопители, лазерные модули, память, ретаймеры и другие подсистемы. В сообщении о начале производства эти компоненты представлены как элементы, которым может быть полезно такое охлаждение, даже несмотря на то, что жидкостное охлаждение всё шире применяется для мощных процессоров и графических процессоров.

Поэтому эта технология может дополнять более крупные системы охлаждения. Небольшой воздушный насос рядом с контроллером накопителя решает другую задачу, нежели отвод тепла от крупного ускорителя. Эффективность обоих подходов зависит от наличия пути, по которому тепло в конечном счёте выводится из компонента и передаётся окружающей системе охлаждения.

От демонстрационных образцов к готовым к серийному производству продуктам

xMEMS впервые представила XMC-2400 в 2024 году. Объявление о начале производства последовало за периодом поставок образцов и демонстраций и дополняет более широкий ассортимент компании, в который входит XMC-1200 для более компактных компонентов умных очков. В нашем предыдущем материале о миниатюрной технологии охлаждения xMEMS рассматривался запуск этого отдельного продукта.

Майк Хаусхолдер, вице-президент и генеральный директор подразделения xMEMS по управлению тепловым режимом, называет переход к массовому производству шагом к удовлетворению спроса со стороны заказчиков в больших масштабах. Компания также представляет свою кремниевую архитектуру как возможную основу для будущих решений по охлаждению, интегрированных в один корпус с процессорами для периферийных ИИ-систем. Речь идёт о направлении разработок, а не о возможностях продукта, подтверждённых этим объявлением.

Следующие значимые данные появятся после испытаний готовых систем: устойчивость производительности, температура поверхности, влияние на аккумулятор, надёжность и выход годной продукции. Переход к производству позволяет микроохлаждению выйти за рамки демонстрации отдельного компонента. Станет ли оно менять практические ограничения носимых устройств с ИИ и компактных систем хранения данных, станет яснее, когда заказчики начнут выводить на рынок интегрированные продукты.