Моделі та платформи ШІ
xMEMS розпочинає масове виробництво твердотільних чипів охолодження для окулярів зі ШІ та обладнання центрів обробки даних
Додайте Unite.AI до бажаних джерел у Google
Розміщення більшої кількості обчислювальних потужностей ШІ в окулярах або смартфоні створює проблему, якої не розв’язати лише швидшим кремнієм: тепло потрібно кудись відводити. xMEMS Labs переводить свою технологію твердотільного мікроохолодження в масове виробництво. Вона призначена для пристроїв, надто тонких для звичайного вентилятора, а також для невеликих компонентів центрів обробки даних, яким потрібен потік повітря поблизу локального джерела перегрівання.
Компанія із Санта-Клари повідомляє, що розпочала виробництво мікросхем µCooling XMC-2400 і XMC-4800. Перші комерційні продукти з XMC-2400, як очікується, з’являться на початку 2027 року. Це означає, що виробничий етап не слід ототожнювати з доступністю для споживачів: масове виробництво компонента не означає, що готовий телефон, гарнітура чи накопичувач уже продається.
Ці дві мікросхеми розраховані на різні теплові навантаження. XMC-2400 призначена для компактних периферійних пристроїв, зокрема окулярів зі ШІ та розширеною реальністю (XR), а також персональних SSD-накопичувачів. XMC-4800 забезпечує більший потік повітря для смартфонів, корпоративних SSD-накопичувачів та інших підсистем центрів обробки даних із нижчим енергоспоживанням.
Як твердотільний чип охолодження переміщує повітря
У технології використовується напівпровідникова платформа piezoMEMS від xMEMS, яка створює спрямований потік повітря без обертових лопатей і підшипників. За описом компанії, повністю кремнієва архітектура може переміщувати повітря вузькими мікроканалами й розміщуватися поблизу процесорів, пам’яті, контролерів накопичувачів та інших компонентів, що виділяють тепло.
У технічному огляді компанії механізм пояснено докладніше. П’єзоелектричний тонкоплівковий матеріал на кремнії розширюється та стискається на ультразвукових частотах. Мікроскопічні мембрани й масиви клапанів перетворюють цей рух на імпульси повітря, а корпуси з вентиляційними отворами зверху або збоку спрямовують потік до потрібної ділянки.
Отже, «твердотільний» означає, що пристрій не має традиційного вузла вентилятора, який обертається, а не те, що в ньому зовсім немає механічного руху. Потік повітря створюють крихітні вібруючі структури. Це важливо враховувати, порівнюючи пристрій із пасивними матеріалами, які розсіюють тепло, але не перекачують повітря активно.
Що показують виробничі специфікації
У наданому пресрелізі про запуск виробництва наведено наведені нижче характеристики, які також відповідають інформації на поточній сторінці продукту. Значення повітряного потоку, протитиску та споживаної потужності є характеристиками, заявленими виробником; максимальні показники не слід сприймати як гарантію того, що кожна встановлена система досягне їх одночасно.
| Характеристика | XMC-2400 | XMC-4800 |
|---|---|---|
| Розміри корпусу | 7.42 × 9.48 × 1.13 мм | 9.93 × 14.35 × 1.13 мм |
| Повітряний потік | До 28 см³/с | До 48 см³/с |
| Протитиск | До 1 300 Па | До 1 100 Па |
| Споживана потужність | Приблизно 150 мВт | Приблизно 240 мВт |
Протитиск має значення, оскільки повітрю всередині компактного пристрою, можливо, доведеться проходити вузьким каналом. Саме по собі значення повітряного потоку не показує, скільки повітря досягає ділянки перегрівання після інтеграції чипа з каналами, вентиляційними отворами й навколишніми компонентами. Ефективність охолодження загалом залежить від конструкції всієї системи.
За даними xMEMS, під час випробувань окулярів, смартфонів і SSD-накопичувачів клієнтам вдалося знизити температуру на рівні чипа й системи на 10–25°C. В оголошенні не вказано, які саме пристрої випробовували, і не наведено єдиної методики тестування, тому ці цифри є прикладами заявлених результатів, а не універсальним очікуваним зниженням температури.
Чому важлива стабільна продуктивність периферійних систем зі ШІ
Короткочасні результати тестів і тривале навантаження можуть давати різний досвід використання. Пристрій може ненадовго запускати ресурсоємну модель на високій швидкості, а потім знижувати тактову частоту процесора в міру накопичення тепла. Для таких завдань, як безперервна обробка зображень або допомога в реальному часі, тривале підтримання продуктивності може бути важливішим за піковий результат.
У технічному документі про тепловий менеджмент периферійних систем зі ШІ xMEMS стверджує, що смартфони, SSD-накопичувачі й окуляри зі ШІ мають спільне обмеження: щільність обчислень зростає в корпусах, де майже немає місця для охолодження. Компанія розглядає активне мікроохолодження як спосіб доповнити наявні тепловідвідні конструкції локальною конвекцією.
Активне охолодження також споживає електроенергію. Інженерне завдання полягає в тому, щоб з’ясувати, чи достатньо додаткового запасу для відведення тепла, аби виправдати споживання електроенергії, місце для інтеграції та вартість. У конструкції окулярів також потрібно враховувати, як тепло передається поверхням поблизу обличчя користувача: сам по собі рух повітря поруч із процесором не гарантує, що готовий продукт буде комфортним.
Спрямоване охолодження всередині обладнання центрів обробки даних
Застосування в центрах обробки даних — це дещо конкретніше завдання, ніж охолодження всієї стійки з обладнанням для ШІ. xMEMS визначає твердотільні накопичувачі, лазерні модулі, пам’ять, ретаймери та інші підсистеми як компоненти, для яких можна використовувати локальний повітряний потік. В анонсі запуску виробництва зазначено, що вони можуть отримати від цього користь, навіть коли рідинне охолодження зосереджене навколо високопотужних процесорів і графічних процесорів.
Отже, ця технологія може доповнювати масштабніші системи охолодження. Невеликий повітряний насос біля контролера сховища вирішує інше завдання, ніж відведення тепла від потужного прискорювача. Ефективність обох підходів залежить від наявності шляху, яким тепло зрештою відводиться від компонента до навколишньої системи охолодження.
Від демонстрацій до продуктів, придатних до серійного виробництва
xMEMS уперше представила XMC-2400 у 2024 році. Анонсу запуску виробництва передував період надання зразків і демонстрацій; водночас цей продукт доповнює ширший асортимент компанії, зокрема XMC-1200 для компактніших компонентів розумних окулярів. У нашому попередньому матеріалі про мініатюрну технологію охолодження xMEMS ми розглянули окремий запуск цього продукту.
Майк Гаусголдер, віцепрезидент і генеральний менеджер підрозділу xMEMS з управління тепловими режимами, називає масове виробництво кроком до задоволення попиту клієнтів у великих масштабах. Компанія також розглядає свою кремнієву архітектуру як можливу основу для майбутніх рішень з охолодження, які можна буде спільно упаковувати з процесорами периферійного ШІ. Це напрям подальшої розробки, а не функціональна можливість продукту, підтверджена цим анонсом.
Наступні важливі дані з’являться після випробування готових систем: стабільність продуктивності, температура поверхні, вплив на акумулятор, надійність і вихід придатної продукції. Запуск виробництва виводить мікроохолодження за межі демонстрації окремого компонента. Наскільки ця технологія змінить практичні обмеження пристроїв із ШІ, які носять на собі, та компактних систем зберігання даних, стане зрозуміліше, коли клієнти виведуть на ринок інтегровані продукти.
