xMEMS เริ่มผลิตชิปทำความเย็นแบบโซลิดสเตตจำนวนมาก สำหรับแว่นตา AI และฮาร์ดแวร์ศูนย์ข้อมูล

การเพิ่มการประมวลผล AI เข้าไปในแว่นตาหรือสมาร์ตโฟนทำให้เกิดปัญหาที่แก้ไม่ได้ด้วยการใช้ซิลิคอนที่เร็วขึ้นเพียงอย่างเดียว นั่นคือความร้อนต้องระบายไปที่ใดสักแห่ง xMEMS Labs กำลังนำเทคโนโลยีไมโครคูลลิงแบบโซลิดสเตตเข้าสู่การผลิตจำนวนมาก โดยมุ่งเป้าไปที่อุปกรณ์ที่บางเกินกว่าจะใช้พัดลมทั่วไปได้ และชิ้นส่วนศูนย์ข้อมูลขนาดเล็กที่ต้องการให้มีลมไหลเวียนใกล้จุดสะสมความร้อน

บริษัทในซานตาคลาราระบุว่าได้เริ่มผลิต ชิป µCooling รุ่น XMC-2400 และ XMC-4800 แล้ว โดยคาดว่าผลิตภัณฑ์เชิงพาณิชย์รุ่นแรกที่ใช้ XMC-2400 จะออกมาในช่วงต้นปี 2027 หมุดหมายด้านการผลิตนี้จึงแยกจากการวางจำหน่ายแก่ผู้บริโภค กล่าวคือ การผลิตชิ้นส่วนจำนวนมากไม่ได้หมายความว่าโทรศัพท์ ชุดหูฟัง หรืออุปกรณ์จัดเก็บข้อมูลสำเร็จรูปจะวางจำหน่ายแล้ว

ชิปทั้งสองรุ่นออกแบบมาสำหรับข้อจำกัดด้านความร้อนที่แตกต่างกัน XMC-2400 มุ่งเน้นอุปกรณ์เอดจ์ขนาดกะทัดรัด ซึ่งรวมถึงแว่นตา AI และ XR ตลอดจน SSD ส่วนบุคคล ส่วน XMC-4800 ให้ปริมาณลมไหลเวียนมากกว่า สำหรับสมาร์ตโฟน SSD ระดับองค์กร และระบบย่อยอื่น ๆ ในศูนย์ข้อมูลที่ใช้พลังงานต่ำกว่า

ชิปทำความเย็นแบบโซลิดสเตตทำให้อากาศเคลื่อนที่ได้อย่างไร

เทคโนโลยีนี้ใช้แพลตฟอร์มเซมิคอนดักเตอร์ piezoMEMS ของ xMEMS เพื่อสร้างกระแสลมแบบมีทิศทางโดยไม่ต้องใช้ใบพัดหรือแบริ่งหมุน บริษัทอธิบายว่าเป็นสถาปัตยกรรมที่ทำจากซิลิคอนทั้งหมด ซึ่งสามารถเคลื่อนอากาศผ่านช่องไมโครแชนเนลแคบ ๆ และติดตั้งใกล้กับโปรเซสเซอร์ หน่วยความจำ อุปกรณ์ควบคุมพื้นที่จัดเก็บข้อมูล และส่วนประกอบอื่น ๆ ที่ก่อให้เกิดความร้อน

ภาพรวมด้านเทคนิคของบริษัทอธิบายกลไกนี้เพิ่มเติม วัสดุเพียโซอิเล็กทริกแบบฟิล์มบางบนซิลิคอนจะขยายและหดตัวด้วยความถี่อัลตราโซนิก เยื่อแผ่นขนาดจิ๋วและชุดวาล์วเปลี่ยนการเคลื่อนไหวนั้นให้เป็นจังหวะการพ่นอากาศ ขณะที่ตัวบรรจุภัณฑ์ที่ระบายลมออกด้านบนหรือด้านข้างจะกำหนดทิศทางลมไปยังจุดเป้าหมาย

คำว่า “โซลิดสเตต” จึงหมายถึงการไม่มีชุดพัดลมแบบดั้งเดิมที่หมุนได้ ไม่ได้หมายความว่าไม่มีการเคลื่อนไหวทางกายภาพ กระแสลมเกิดจากโครงสร้างขนาดเล็กที่สั่นสะเทือน ความแตกต่างนี้สำคัญเมื่อนำอุปกรณ์ไปเปรียบเทียบกับวัสดุแบบพาสซีฟ ซึ่งช่วยกระจายความร้อนแต่ไม่ได้ปั๊มอากาศอย่าง активно

ข้อมูลจำเพาะด้านการผลิตระบุอะไรบ้าง

เอกสารเผยแพร่เกี่ยวกับการผลิตที่ให้มาระบุข้อมูลจำเพาะต่อไปนี้ ซึ่งตรงกับข้อมูลบนหน้าผลิตภัณฑ์ปัจจุบันด้วย ตัวเลขด้านปริมาณลมไหลเวียน ความดันย้อนกลับ และกำลังไฟเป็นข้อมูลจำเพาะจากผู้ผลิต ไม่ควรตีความว่าค่าสูงสุดเหล่านี้รับประกันว่าระบบที่ติดตั้งทุกระบบจะทำได้พร้อมกัน

ความดันย้อนกลับเป็นปัจจัยสำคัญ เพราะอากาศภายในผลิตภัณฑ์ขนาดกะทัดรัดอาจต้องไหลผ่านเส้นทางที่มีข้อจำกัด ตัวเลขปริมาณลมไหลเวียนเพียงอย่างเดียวไม่ได้บอกว่าเมื่อผสานชิปเข้ากับช่องทางระบายอากาศ ช่องระบาย และฮาร์ดแวร์โดยรอบแล้ว จะมีอากาศไปถึงจุดสะสมความร้อนมากเพียงใด ผลลัพธ์ด้านการทำความเย็นโดยรวมขึ้นอยู่กับการออกแบบระบบดังกล่าว

xMEMS รายงานว่าลูกค้าทำให้อุณหภูมิระดับชิปและระดับระบบลดลง 10–25°C ในการทดสอบกับแว่นตา สมาร์ตโฟน และ SSD อย่างไรก็ตาม ประกาศดังกล่าวไม่ได้ระบุอุปกรณ์ที่ใช้หรือให้วิธีทดสอบมาตรฐานเดียวกัน ดังนั้นตัวเลขเหล่านี้จึงเป็นตัวอย่างของผลลัพธ์ที่มีการรายงาน ไม่ใช่การลดลงของอุณหภูมิที่คาดว่าจะเกิดขึ้นได้กับทุกกรณี

เหตุใดประสิทธิภาพที่ต่อเนื่องจึงสำคัญต่อ AI บนอุปกรณ์เอดจ์

การทดสอบประสิทธิภาพแบบเร่งช่วงสั้น ๆ กับการใช้งานต่อเนื่องอาจให้ประสบการณ์ที่แตกต่างกัน อุปกรณ์อาจเรียกใช้โมเดลที่ต้องใช้ทรัพยากรสูงด้วยความเร็วสูงได้ชั่วครู่ ก่อนลดความถี่สัญญาณนาฬิกาของโปรเซสเซอร์เมื่อความร้อนสะสม สำหรับแอปพลิเคชันอย่างการประมวลผลภาพอย่างต่อเนื่องหรือการช่วยเหลือแบบเรียลไทม์ การรักษาประสิทธิภาพให้คงที่เมื่อใช้งานไปเรื่อย ๆ อาจสำคัญกว่าคะแนนสูงสุด

ในเอกสารไวท์เปเปอร์ว่าด้วยการจัดการความร้อนของ AI บนอุปกรณ์เอดจ์ xMEMS ระบุว่าสมาร์ตโฟน SSD และแว่นตา AI เผชิญข้อจำกัดร่วมกัน นั่นคือการเพิ่มความหนาแน่นในการประมวลผลภายในตัวเครื่องที่มีพื้นที่สำหรับระบบระบายความร้อนเพียงเล็กน้อย บริษัทเสนอให้ใช้ไมโครคูลลิงแบบแอ็กทีฟเพื่อเพิ่มการพาความร้อนเฉพาะจุดควบคู่ไปกับโครงสร้างระบายความร้อนที่มีอยู่

การทำความเย็นแบบแอ็กทีฟก็ใช้พลังงานเช่นกัน ประเด็นทางวิศวกรรมคือพื้นที่เผื่อด้านความร้อนที่เพิ่มขึ้นให้ประโยชน์มากพอที่จะคุ้มกับความต้องการพลังงานไฟฟ้า พื้นที่สำหรับติดตั้ง และต้นทุนหรือไม่ สำหรับแว่นตา การออกแบบยังต้องคำนึงถึงการถ่ายเทความร้อนไปยังพื้นผิวที่อยู่ใกล้ผู้สวมใส่ด้วย การทำให้อากาศเคลื่อนที่ใกล้โปรเซสเซอร์เพียงอย่างเดียวไม่ได้ยืนยันว่าผลิตภัณฑ์สำเร็จรูปจะสวมใส่สบาย

การทำความเย็นเฉพาะจุดภายในฮาร์ดแวร์ศูนย์ข้อมูล

การใช้งานในศูนย์ข้อมูลนี้เจาะจงกว่าการระบายความร้อนให้แร็ก AI ทั้งชุด xMEMS ระบุว่า SSD โมดูลเลเซอร์ หน่วยความจำ รีไทเมอร์ และระบบย่อยอื่น ๆ เป็นเป้าหมายของการไหลเวียนอากาศเฉพาะจุด ในประกาศการผลิต บริษัทระบุว่าส่วนประกอบเหล่านี้จะได้รับประโยชน์ แม้การระบายความร้อนด้วยของเหลวจะมุ่งเน้นไปที่ CPU และ GPU กำลังสูงมากขึ้นก็ตาม

เทคโนโลยีนี้จึงอาจช่วยเสริมระบบจัดการความร้อนขนาดใหญ่ได้ ปั๊มลมขนาดเล็กที่อยู่ใกล้ตัวควบคุมอุปกรณ์จัดเก็บข้อมูลช่วยแก้ปัญหาคนละแบบกับการนำความร้อนออกจากตัวเร่งประมวลผลขนาดใหญ่ ไม่ว่าจะใช้แนวทางใด ความสำเร็จก็ขึ้นอยู่กับเส้นทางที่นำความร้อนออกจากชิ้นส่วนไปสู่ระบบระบายความร้อนโดยรอบในท้ายที่สุด

จากการสาธิตสู่ผลิตภัณฑ์ที่พร้อมผลิต

xMEMS เปิดตัว XMC-2400 เป็นครั้งแรกในปี 2024 ประกาศเริ่มการผลิตเกิดขึ้นหลังผ่านช่วงส่งตัวอย่างและสาธิตผลิตภัณฑ์ และเป็นส่วนหนึ่งของกลุ่มผลิตภัณฑ์ที่กว้างขึ้นของบริษัท ซึ่งรวมถึง XMC-1200 สำหรับส่วนประกอบของแว่นตาอัจฉริยะขนาดเล็กกว่า รายงานก่อนหน้าของเราเกี่ยวกับเทคโนโลยีระบายความร้อนขนาดจิ๋วของ xMEMS กล่าวถึงการเปิดตัวผลิตภัณฑ์อีกชิ้นหนึ่งดังกล่าว

Mike Housholder รองประธานและผู้จัดการทั่วไปของหน่วยธุรกิจด้านการจัดการความร้อนของ xMEMS อธิบายว่าการผลิตจำนวนมากเป็นก้าวหนึ่งสู่การรองรับความต้องการของลูกค้าในระดับที่ใหญ่ขึ้น บริษัทยังนำเสนอสถาปัตยกรรมซิลิคอนของตนว่าอาจเป็นแนวทางในอนาคตสำหรับโซลูชันจัดการความร้อนที่บรรจุรวมอยู่ในแพ็กเกจเดียวกับโปรเซสเซอร์ AI แบบเอดจ์ อย่างไรก็ตาม นี่เป็นทิศทางการพัฒนา ไม่ใช่ความสามารถของผลิตภัณฑ์ที่ประกาศนี้ยืนยันแล้ว

หลักฐานที่มีประโยชน์ในขั้นต่อไปจะมาจากระบบที่เสร็จสมบูรณ์แล้ว ซึ่งรวมถึงประสิทธิภาพต่อเนื่อง อุณหภูมิพื้นผิว ผลกระทบต่อแบตเตอรี่ ความน่าเชื่อถือ และผลได้จากการผลิต การเริ่มผลิตทำให้เทคโนโลยีระบายความร้อนขนาดจิ๋วก้าวพ้นจากขั้นสาธิตส่วนประกอบ ส่วนคำถามว่าเทคโนโลยีนี้จะเปลี่ยนข้อจำกัดในการใช้งานจริงของอุปกรณ์สวมใส่ AI และอุปกรณ์จัดเก็บข้อมูลขนาดกะทัดรัดได้หรือไม่ จะเห็นคำตอบชัดเจนขึ้นเมื่อลูกค้านำผลิตภัณฑ์แบบบูรณาการออกสู่ตลาด