Кремниевый вентилятор борется с нагревом смартфона

Для ультрапортативных устройств, которые все чаще запускают более требовательные приложения и рабочие нагрузки искусственного интеллекта XMEMs предлагает твердотельный подход к охлаждению с помощью так называемого «вентилятора на чипе». Основанный на опыте в области полностью кремниевых микроколонок, чип XMC-2400 μCooling компании представляет собой полностью кремниевый активный вентилятор микроохлаждения для ультрамобильных устройств, который обеспечивает активное микроохлаждение на основе вентилятора (μCooling) на уровне чипа. Бесшумный, безвибрационный, твердотельный чип XMC-2400 μCooling толщиной всего 1 мм может быть интегрирован производителями в смартфоны, планшеты и другие передовые мобильные устройства.

На брифинге для EE Times Майк Хаусхолдер, вице-президент по маркетингу и развитию бизнеса xMEM, сказал, что один такой чип может перемещать до 39 см³ воздуха в секунду с противодавлением 1000 Па. По его словам, смартфон – это всего лишь общий пример устройства с тонким корпусом, которое может извлечь выгоду из ультратонкого решения для охлаждения xMEMS. Как правило, подобные мобильные устройства имеют толщину около 5 мм, в то время как самый маленький обычный вентилятор имеет толщину около 3 мм. В итоге вместо активного охлаждения приходится пассивно охлаждать электронику смартфона с помощью теплораспределителей и испарительных камер, добавил Хаусхолдер. Они просто перераспределяют тепло по всей площади устройства, но нет никаких физических средств для отвода тепла от устройства. По его словам, после того, как нагрев вследствие распределения тепла по всему пространству устройства будет максимальным, единственное, что останется сделать, это замедлить обработку данных, которая, в свою очередь, будет ограничивать приложения и сервисы: уменьшение яркости экрана, производительность приложений.

Потребность в лучшем способе охлаждения смартфонов возникает вследствие того, что крупные игроки, такие как Apple и Samsung, добавляют в изделия больше искусственного интеллекта. Такие функции, как обработка фотографий и голосовые помощники в реальном времени, усугубляют проблему, особенно учитывая сетевое подключение, которого они требуют, в то время как большее количество ядер, памяти и мощности [процессора] означает больше тепла, добавил он.

Смартфоны являются очевидным применением для чипов XMC-2400 μCooling от xMEMS, и первоначальная цель компании заключается в том, чтобы обеспечить активное охлаждение тонких устройств, которые не смогли бы вместить механический вентилятор. Принципы работы чипа охлаждения основаны на MEM-динамиках компании, которые уже представлены на рынке. Хаусхолдер объяснил, что такой динамик перемещает воздух, создавая звуковые колебания, неслышимые человеку. «У нас есть подвижные структуры MEMS, выполняющие функцию перемещения воздушного потока, которую вы можете приравнять к вентилятору, но это совсем не то же самое с точки зрения того, как они работают, и некоторых показателей, которые они обеспечивают».

Активное охлаждение для тонких устройств может быть инновационной областью, однако исследования в этом направлении ведутся уже как минимум десять лет. Сайбал Мукхопадхьяй, профессор и научный сотрудник IEEE в Школе электротехники и вычислительной техники Технологического института Джорджии, рассказал в интервью EE Times, что еще в 2014 году к охлаждению мобильных устройств не было большого интереса, но «теперь это становится важной проблемой».

По его словам, основной проблемой для охлаждения мобильных устройств является нехватка места, а также стоимость решения. Исследования, проведенные до сих пор, включают работу в 2016 году, в которой рассматривалась возможность использования пьезоэлектрических насосов на процессоре Snapdragon. Другой подход для охлаждения определенного места на чипе заключается в использовании термоэлектриков путем интеграции термоэлектрических устройств в корпус для термического контроля греющейся области, сказал Мухопадхьяй. Еще одна работа в Технологическом институте Джорджии включает в себя исследование материалов с фазовым переходом, которые действуют как тепловой конденсатор, который будет менять состояние по мере нагрева чипа, сказал он. «Он начнет конденсировать тепло, не позволяя температуре повышаться».

Мобильные устройства, в отличие от центров обработки данных, говорит Мухопадхьяй, заметно отличаются тем, что устройство не нужно охлаждать, когда оно простаивает. По его словам, соображения стоимости решения также отличаются, поскольку рынок мобильной связи гораздо более чувствителен к цене – решение для охлаждения не может добавить слишком много затрат на единицу изделия.

Источник: https://www.eetimes.com/cooling-chip-combats-smartphone-heat/