เทคโนโลยีที่ไม่รู้จักเบื้องหลังอุปกรณ์ Edge AI รุ่นใหม่

คุณอาจไม่เคยได้ยินเกี่ยวกับ piezoMEMS — แต่การประยุกต์ใช้เทคโนโลยีที่เปลี่ยนแปลงเกมนี้ในขนาดเล็กกำลังจะเปลี่ยนแปลงอนาคตของ AI ที่ขอบ (Edge) ได้

ในปี 2023 นักวิจัยได้ประมาณการ ว่าการใช้ AI ที่สร้างขึ้น (genAI) เพื่อสร้างภาพใช้พลังงานมากเท่ากับการชาร์จสมาร์ทโฟน ตอนนี้ ลองนึกภาพการสร้างภาพ AI ด้วยสมาร์ทโฟนของคุณ

เมื่อ AI ย้ายไปที่อุปกรณ์ขอบ เช่น สมาร์ทโฟนและแว่น AR อプリเคชันที่น่าสนใจและแพร่หลายที่สุดมีแนวโน้มที่จะเกี่ยวข้องกับประสบการณ์ที่เป็นจริง เวลา แปลงสภาพ และตระหนักถึงบริบท อุปกรณ์เหล่านี้อยู่กับเราเสมอ ดังนั้น AI จึงสามารถใช้เซ็นเซอร์ของพวกมัน — กล้อง ไมโครโฟน GPS อะซีเลอโรมิเตอร์ — เพื่อมอบโซลูชันและประสบการณ์ที่ไม่มีความหน่วงและไม่มีความหน่วง

ลองนึกภาพ AI เป็นเพื่อนร่วมทางที่มีอยู่ทุกที่ให้ความช่วยเหลือตามบริบทในเวลาจริง บนสมาร์ทโฟน สิ่งนี้อาจหมายถึงการแปลภาษาแบบทันทีระหว่างการสนทนาหรือเดินทาง เช่น การชี้กล้องที่ป้ายและได้รับการทับซ้อนในภาษาแม่ของคุณ สำหรับแว่น AR มันคือสิ่งที่ยึดติดมากขึ้น — ลองนึกภาพการเดินผ่านเมืองและได้รับข้อเท็จจริงทางประวัติศาสตร์ รีวิวร้านอาหาร หรือคำแนะนำการนำทางที่ถูกฉายเข้าไปในมุมมองของคุณ ทั้งหมดนี้ปรับให้เหมาะสมกับความสนใจของคุณและไม่ต้องถอดอุปกรณ์ออก เนื่องจาก AI ขอบประมวลผลข้อมูลในท้องถิ่น จึงเป็นชัยชนะสำหรับความไว้วางใจและความเป็นส่วนตัวของข้อมูล

ในขณะที่ความหวังสำหรับ AI ขอบ นั้นชัดเจนและน่าสนใจ อุปสรรคด้านฮาร์ดแวร์ยังคงอยู่

• ความท้าทายที่ 1 – อุณหภูมิ: เช่นเดียวกับศูนย์ข้อมูล AI อุปกรณ์ AI ขอบถูกจำกัดด้วยอุณหภูมิ ไม่ใช่ MIPS/การประมวลผล สมาร์ทโฟนอยู่ที่ขีดจำกัดอุณหภูมิแล้ว คุณสมบัติ AI ขอบเพียงเพิ่มปัญหาเท่านั้น สำหรับแว่น AR เช่นกัน เมื่อมีการบูรณาการการประมวลผล การเลนส์ และจอแสดงผลมากขึ้น
• ความท้าทายที่ 2 – ขนาด/น้ำหนัก/รูปแบบ: สิ่งนี้เป็นความท้าทายที่ยิ่งใหญ่สำหรับแว่น AR เนื่องจากผู้ผลิตพยายามหาสมดุลระหว่างความสบายในการสวมทั้งวัน (น้ำหนัก) กับอิเล็กทรอนิกส์และอายุการใช้งานแบตเตอรี่ที่จำเป็น (ประสิทธิภาพ) ทั้งหมดนี้อยู่ในรูปแบบที่มีสไตล์และน่าดึงดูด
• ความท้าทายที่ 3 – คุณภาพเสียง AI การสนทนา: เสียงจะเป็นอินเทอร์เฟซที่โดดเด่น โดยเฉพาะอย่างยิ่งกับแว่น AR ช่วยให้สามารถดำเนินการได้อย่างรวดเร็วและมือไม้ แต่ลำโพงแบบคอยล์แบบดั้งเดิมมีความหนาและหนัก (ดูความท้าทายที่ 2) และไม่ได้แสดงผลในพื้นที่ที่ถูกจำกัด นอกจากนี้ ความสม่ำเสมอระหว่างส่วนประกอบที่ไม่ดีจะส่งผลกระทบต่อคุณสมบัติ DSP ที่เพิ่มมูลค่า เช่น โหมดความเป็นส่วนตัวและโหมดโฟกัสการสนทนา

อย่างไรก็ตาม การแข่งขันในการดำเนินการ genAI บนอุปกรณ์ขอบ — สมาร์ทโฟน แว่น AR และอุปกรณ์มือถืออื่นๆ — กำลังดำเนินอยู่ นักวิจัยจาก Deloitte ประมาณการว่าส่วนแบ่งของสมาร์ทโฟนที่มี genAI อาจเกิน 30% ของการขนส่งภายในสิ้นปีนี้ ไม่ต้องพูดถึง หมวดหมู่ใหม่ของแว่น AR ที่มีพลังงานจาก genAI

ในอุปกรณ์ขอบ ส่วนหนึ่งของคำตอบมาจากการคิดใหม่เกี่ยวกับอิเล็กทรอนิกส์ที่เข้าไปในอุปกรณ์เหล่านั้น

ส่วนประกอบ PiezoMEMS ช่วยให้ GenAI ที่ขอบ

เทคโนโลยี PiezoMEMS ตอบสนองต่อความท้าทายของ genAI ในอุปกรณ์ขอบ ไม่ใช่แค่สิ่งที่ทำได้ แต่ยังรวมถึงวิธีการผลิตด้วย

PiezoMEMS เป็นการประยุกต์ใช้เทคโนโลยีระบบไมโครอิเล็กโตรเมคานิกส์ที่ใช้วัสดุไพเอโซอิเล็กทริกในการแปลงพลังงานไฟฟ้าเป็นการเคลื่อนไหว ซึ่งเป็นแหล่งกำเนิดลมที่ควบคุมได้ด้วยแรงดันไฟฟ้า ส่วนประกอบ PiezoMEMS ผลิตขึ้นในกระบวนการผลิตเซมิคอนดักเตอร์ที่เชื่อถือได้ มีเสถียรภาพ และมีความสม่ำเสมอ ซึ่งช่วยให้สามารถผลิตไมโครอิเล็กทรอนิกส์ที่มีประสิทธิภาพสูงและราคาไม่แพงได้ในแพ็คเกจชิปขนาดเล็ก 1 มิลลิเมตร

การทำความเย็นแบบแอ็คทีฟสำหรับการจัดการอุณหภูมิ AI ขอบ

ปัจจุบันมีอุปกรณ์ PiezoMEMS ซิลิคอนแอ็คชูเอเตอร์แบบอัลตราโซนิกที่สามารถส่งพัลส์อากาศที่เงียบและไม่มีการสั่นสะเทือนเพื่อการทำความเย็นของระบบอิเล็กทรอนิกส์ที่บางและถูกจำกัดพื้นที่ — โดยพื้นฐานแล้วเป็นแฟนบนชิป

ผลกระทบต่อการทำความเย็นของอุปกรณ์ AI ขอบนั้นลึกซึ้ง แฟนการทำความเย็น PiezoMEMS ขนาดเล็ก มีขนาดเล็กและน้ำหนักเบา 96% เมื่อเทียบกับแฟนแบบดั้งเดิม — และเป็นอุปกรณ์การจัดการอุณหภูมิแบบแอ็คทีฟที่เล็กและบางพอที่จะใส่ลงในสมาร์ทโฟนและแว่น AR ได้ ทำให้อุณหภูมิผิวและอุณหภูมิส่วนประกอบเย็นลง 15-30% ในขณะเดียวกันก็ทำให้การประมวลผลทำงานได้เต็มที่เป็นเวลานาน

ลำโพง PiezoMEMS เป็นอินเทอร์เฟซ AI การสนทนา

ขนาดและน้ำหนัก: ลำโพง PiezoMEMS สามารถผลิตเสียงที่เทียบเท่าหรือดีกว่าลำโพงแบบคอยล์แบบดั้งเดิม แต่มีขนาดเล็กกว่า หนาและเบากว่า การใช้ลำโพงใหม่นี้ในแว่น AI สามารถช่วยให้นักออกแบบผลิตภัณฑ์เข้าใกล้สมดุลที่สมบูรณ์แบบที่อ้างถึงในบทความนี้

ตัวอย่างเช่น ลำโพง PiezoMEMS หนาเพียง 1 มิลลิเมตร ซึ่งบางกว่าลำโพงแบบคอยล์แบบดั้งเดิมถึง 70% ทำให้สามารถออกแบบแว่นที่มีขนาดเล็กและน่าดึงดูดมากขึ้น

ตัวอย่างที่สอง คือ น้ำหนักของแว่นที่เหมาะสมคือ 30 กรัม เพื่อให้สามารถสวมได้ทั้งวัน ลำโพงแบบคอยล์แบบดั้งเดิมในแว่น AI มีน้ำหนักประมาณ 2 กรัมต่อลำโพง (4 กรัมทั้งหมด) ซึ่งทำให้ลำโพงมีส่วนช่วยประมาณ 15% ของน้ำหนักรวมของระบบ ลำโพง PiezoMEMS ซึ่งมีน้ำหนักประมาณ 150 มิลลิกรัมต่อลำโพง สามารถลดน้ำหนักที่ลำโพงให้มากกว่า 90% ทำให้แว่น AR ใกล้เคียงกับเป้าหมาย 30 กรัมมากขึ้น

ความชัดเจนของเสียง นอกจากขนาดและน้ำหนักที่เล็กกว่า ลำโพง PiezoMEMS ยังเพิ่มประสบการณ์เสียงให้ดีขึ้น ไม่เพียงแต่ผลิตเสียงที่มีระดับเสียงที่เพียงพอในอากาศเปิด แต่ยังแสดงให้เห็นถึงความถี่สูงซึ่งมักเกี่ยวข้องกับความชัดเจนและความเข้าใจของเสียงพูดได้ดี เนื่องจาก PiezoMEMS มีการตอบสนองทางกลที่เร็วกว่าและไม่มีการเลื่อนเฟส ทำให้เสียงชัดเจนและแม่นยำ

คุณสมบัติ DSP ที่ดีขึ้น สุดท้าย คุณสมบัติ DSP ที่ต้องใช้พลังการประมวลผลสูง เช่น โหมดความเป็นส่วนตัวและเสียงที่มุ่งเน้น จะทำงานได้ดีกว่ากับลำโพง PiezoMEMS เนื่องจากความสม่ำเสมอและความสม่ำเสมอของกระบวนการผลิตเซมิคอนดักเตอร์ ลำโพงเหล่านี้มีความสม่ำเสมอที่ใกล้เคียงกันระหว่างส่วนประกอบต่างๆ ทำให้สามารถเพิ่มประสิทธิภาพได้ด้วยการประมวลผลที่ต่ำกว่า

การปลดล็อกศักยภาพของอุปกรณ์ AI ขอบ

สุดท้าย จะต้องมีการนวัตกรรมที่สำคัญในการนำพลังงานของ AI ที่สร้างขึ้นมาใช้กับอุปกรณ์ผู้บริโภคขอบ ไม่เพียงแต่ผู้ผลิตต้องเอาชนะฟิสิกส์ แต่ยังต้องรับรองประสบการณ์ของผู้ใช้ที่ดีที่สุด — ทั้งหมดนี้โดยไม่ประนีประนอมกับรูปแบบ

นวัตกรรมใหม่ๆ ในเทคโนโลยี PiezoMEMS เปิดโอกาสให้สามารถเอาชนะข้อจำกัดด้านอุณหภูมิ เพิ่มความชัดเจนของเสียงพูดสำหรับ AI การสนทนา ในขณะเดียวกันก็เพิ่มความบางและความสบายในการสวมใส่ในสมาร์ทโฟน AI ขอบและแว่น AR

ระบบนิเวศของ genAI มีความกว้างใหญ่และเชื่อมโยงกัน PiezoMEMS สามารถเป็นเครื่องมือสำคัญในการปลดล็อกศักยภาพนี้