Công Nghệ Không Biết Đằng Sau Thế Hệ Mới Của Thiết Bị Edge AI

Có thể bạn chưa từng nghe về piezoMEMS — nhưng các ứng dụng mới của công nghệ nhỏ, thay đổi trò chơi này đang sẵn sàng để thay đổi tương lai của AI tại cạnh.

Vào năm 2023, các nhà nghiên cứu ước tính rằng sử dụng trí tuệ nhân tạo tạo ra (genAI) để tạo ra một hình ảnh sử dụng nhiều năng lượng như sạc một chiếc điện thoại thông minh. Giờ hãy tưởng tượng tạo ra hình ảnh AI với chiếc điện thoại thông minh của bạn.

Khi AI chuyển sang các thiết bị cạnh như điện thoại thông minh và kính AR, các ứng dụng hấp dẫn và phổ biến nhất sẽ xoay quanh các trải nghiệm thời gian thực, cá nhân hóa và nhận thức ngữ cảnh. Các thiết bị này luôn ở bên cạnh chúng ta, vì vậy AI có thể tận dụng các cảm biến của chúng – máy ảnh, micro, GPS, gia tốc kế – để cung cấp các giải pháp và trải nghiệm mượt mà, thấp độ trễ.

Hãy nghĩ về AI như một người bạn đồng hành luôn sẵn sàng cung cấp hỗ trợ ngữ cảnh thời gian thực. Trên điện thoại thông minh, điều này có thể có nghĩa là dịch ngôn ngữ tức thời trong khi trò chuyện hoặc du lịch, như chỉ camera vào một biển hiệu và nhận được lớp phủ trong ngôn ngữ bản địa của bạn. Đối với kính AR, nó thậm chí còn hấp dẫn hơn – hãy tưởng tượng đi bộ qua một thành phố và có các sự kiện lịch sử, đánh giá nhà hàng, hoặc hướng dẫn điều hướng được chiếu vào tầm nhìn của bạn, tất cả đều được tùy chỉnh theo sở thích của bạn và không cần phải lấy thiết bị ra.

Mặc dù lời hứa cho AI cạnh là rõ ràng và hấp dẫn, nhưng vẫn còn những thách thức về phần cứng.

• Thách thức 1 – Nhiệt: Giống như trung tâm dữ liệu AI, thiết bị AI cạnh bị giới hạn bởi nhiệt, không phải giới hạn bởi MIPS/tính toán. Điện thoại thông minh đã ở giới hạn nhiệt của chúng; các tính năng AI cạnh chỉ làm tăng vấn đề. Tương tự như vậy với kính AR, vì càng có nhiều tính toán, quang học và màn hình hiển thị được tích hợp.
• Thách thức 2 – Kích thước/Trọng lượng/Hình dạng: Đây là một thách thức khổng lồ đối với kính AR vì các nhà sản xuất đang tìm kiếm sự cân bằng giữa sự thoải mái khi đeo cả ngày (trọng lượng) với hiệu suất cần thiết (hiệu suất) và tất cả đều có hình dạng thời trang và phong cách.
• Thách thức 3 – Chất lượng Âm thanh của Trợ lý ảo AI: Giọng nói sẽ là giao diện thống trị, đặc biệt là với kính AR, cho phép hoạt động nhanh và không cần dùng tay. Tuy nhiên, loa cuộn thông thường dày và cồng kềnh (xem Thách thức 2) và không hoạt động tối ưu trong không gian chật hẹp. Hơn nữa, sự nhất quán tương đối kém giữa các bộ phận ảnh hưởng tiêu cực đến các tính năng DSP giá trị gia tăng như chế độ riêng tư và tập trung cuộc trò chuyện.

Mặc dù vậy, cuộc chạy đua để thực hiện genAI trên các thiết bị cạnh – điện thoại thông minh, kính AR và các thiết bị di động khác – đang diễn ra. Các nhà nghiên cứu tại Deloitte ước tính rằng thị phần của điện thoại thông minh được bật genAI có thể vượt quá 30% số lượng xuất xưởng vào cuối năm nay. Không kể đến một loại kính thông minh mới được hỗ trợ bởi genAI.

Trong các thiết bị cạnh, một phần của giải pháp đến từ việc tưởng tượng lại các linh kiện điện tử được sử dụng trong chúng.

Các thành phần PiezoMEMS cho phép GenAI tại Cạnh

Công nghệ piezoMEMS giải quyết các thách thức của genAI trong các thiết bị cạnh. Không chỉ vì những gì nó làm, mà còn vì cách nó được tạo ra.

PiezoMEMS là một ứng dụng của công nghệ hệ thống micro-electromechanical sử dụng vật liệu áp điện để chuyển đổi năng lượng điện thành chuyển động, về cơ bản là một nguồn gió được kiểm soát bởi điện áp. Các thành phần piezoMEMS được sản xuất trong một quy trình bán dẫn đáng tin cậy, ổn định và đồng đều cao, cho phép sản xuất hàng loạt các vi điện tử hiệu quả cao, tiết kiệm chi phí trong các gói chip mỏng 1 milimét.

Làm mát chủ động cho Quản lý Nhiệt của AI Cạnh

Các bộ phận silicon piezoMEMS siêu âm hiện có để bơm hoàn toàn im lặng, rung động miễn phí các xung gió cho mục đích làm mát các hệ thống điện tử mỏng, không gian bị hạn chế – về cơ bản là một quạt trên một chip.

Các ý nghĩa đối với việc làm mát các thiết bị AI cạnh là sâu sắc. Quạt làm mát micro piezoMEMS đầu tiên nhỏ hơn 96% và nhẹ hơn so với các quạt truyền thống – và là thiết bị quản lý nhiệt chủ động duy nhất nhỏ và mỏng đủ để phù hợp bên trong điện thoại thông minh và kính AR, giữ nhiệt độ bề mặt và thành phần 15-30% mát hơn trong khi cho phép tính toán chạy ở hiệu suất cao trong thời gian dài.

Loa piezoMEMS như Giao diện Trợ lý ảo AI

Kích thước và Trọng lượng: Loa piezoMEMS có thể tạo ra âm lượng tương đương hoặc tốt hơn (cấp độ áp suất âm thanh [SPL]) so với loa cuộn thông thường nhưng với một phần nhỏ của kích thước, độ dày và trọng lượng. Áp dụng loa mới này cho kính AI có thể giúp các nhà thiết kế sản phẩm đạt được sự cân bằng giữa phong cách và thoải mái.

Dưới đây là hai ví dụ. Đầu tiên, ở độ dày 1 milimét, loa piezoMEMS ~ 70% mỏng hơn so với loa cuộn thông thường, cho phép các cánh tay của kính trở nên mỏng hơn và thời trang hơn.

Thứ hai, người ta đã đề xuất rằng trọng lượng lý tưởng của kính là 30 gram để đạt được sự thoải mái khi đeo cả ngày. Trong kính AI, loa cuộn thông thường thường nặng ~ 2 gram mỗi chiếc. Với một chiếc trong mỗi cánh tay (4 gram tổng cộng), loa đóng góp ~ 15% trọng lượng tổng thể của hệ thống. Loa piezoMEMS, ở ~ 150 miligam mỗi chiếc, có thể loại bỏ > 90% trọng lượng do loa đóng góp, đưa kính AR gần hơn với mục tiêu 30 gram.

Độ rõ ràng của Âm thanh. Ngoài kích thước nhỏ và trọng lượng, loa piezoMEMS còn cải thiện trải nghiệm âm thanh. Chúng không chỉ tạo ra âm lượng đủ trong không khí mở, mà còn xuất sắc trong việc tái tạo các tần số cao thường liên quan đến sự cải thiện độ rõ ràng và chất lượng của giọng nói. Điều này là do piezoMEMS cung cấp phản hồi cơ học nhanh hơn so với thiết kế loa truyền thống với sự thay đổi pha gần như không có, có nghĩa là âm thanh rõ ràng, chi tiết và chính xác.

Các tính năng DSP được cải thiện. Cuối cùng, các tính năng DSP chuyên sâu như chế độ riêng tư và âm thanh định hướng sẽ hoạt động tốt hơn với loa piezoMEMS. Nhờ sự đồng đều và nhất quán của quy trình bán dẫn, những loa này có sự phù hợp về âm lượng và pha gần như lý tưởng, cung cấp một cửa sổ dự đoán hơn cho thuật toán DSP hoạt động. Với ít biến động từ loa, các thuật toán DSP có thể tăng cường hiệu suất với ít quá trình xử lý hơn.

Mở khóa Tiềm năng của Thiết bị AI Cạnh

Cuối cùng, sẽ cần phải có những đổi mới đáng kể để mang sức mạnh của trí tuệ nhân tạo tạo ra đến các thiết bị cạnh tiêu dùng. Không chỉ các nhà sản xuất phải vượt qua các giới hạn vật lý, mà họ còn phải đảm bảo trải nghiệm người dùng tốt nhất có thể – tất cả mà không ảnh hưởng đến hình dạng của thiết bị.

Các đổi mới mới trong công nghệ piezoMEMS mở ra khả năng loại bỏ các hạn chế nhiệt, cung cấp khả năng hiểu rõ giọng nói được cải thiện cho trợ lý ảo AI trong khi cải thiện phong cách (mỏng) và thoải mái (trọng lượng) trong điện thoại thông minh và kính AR cạnh.

Đồng hệ sinh thái genAI là rộng lớn và liên kết. PiezoMEMS có thể là một yếu tố then chốt.