得益于 xMEMS Labs 及其创新：µCooling 片上风扇，电子设备冷却系统的革命正在加速发展。 这项技术在消费电子、人工智能数据中心和超紧凑设备领域引起了巨大轰动。如果您想知道如何在不使用传统风扇的情况下为手机或固态硬盘 (SSD) 散热，本文将为您揭秘 xMEMS Labs 这项方案背后的奥秘。
我们将深入探讨一小块硅如何改变小型化和人工智能时代的热管理范式。 从起源于音频行业，到现在作为空间和效率至关重要的设备的主动冷却系统，片上风扇有望解决以前仅存在被动冷却和过热问题的问题。 舒服，因为在这里我们以简单而严谨的方式告诉您一切。
什么是 xMEMS Labs？什么是 µCooling 片上风扇？
xMEMS Labs 是一家成立于 2018 年的加利福尼亚公司，专门从事基于 MEMS 技术（微机电系统）的硅解决方案的设计。 他们首次进军市场时专注于耳机微制造扬声器，但随着芯片级主动冷却技术的开发，他们取得了飞跃性的进步。
µCooling 片上风扇本质上是一个完全集成在硅芯片中的微型风扇。 它利用所用材料的压电特性（因此得名“压电微机电系统 (PiezoMEMS)”技术）产生运动，从而取代空气。令人惊奇的是，整个系统厚度仅为1毫米，尺寸为9,26 x 7,6 x 1,08毫米，重量不到150毫克，非常适合那些对每一毫米都至关重要的设备。
这是进步 打破了传统的被动冷却障碍，这是迄今为止手机、超薄笔记本电脑或高密度固态硬盘中唯一可行的资源。得益于其 微小尺寸 并且没有传统的活动部件， 可以将其安装在以前无法想象的地方，在最需要的地方提供局部气流，大大降低过热的风险。
µCooling 芯片上风扇的主要技术特点和优势
xMEMS Labs 的 µCooling 的规格令人惊叹，凸显了其效率、可靠性以及与极端小型化的兼容性。 该技术的一些最显著的特点和优势包括：
- 超小尺寸和重量： 厚度仅为 1 毫米，重量不到 150 毫克， 减少96％ 比其他非硅基活性替代品更佳。
- 空气容量： 单个芯片每秒能够移动高达 39 cm³ 的空气，产生高达 1.000 Pa 的压力——足以在非常小的空间内散热。
- 可靠性和稳健性： 因为它是一个完全坚固的部件，没有典型的易磨损的叶片或轴，所以耐用性有保证，而且几乎不需要维护。
- 静音操作： 它在超声波波段运行，因此不会产生人耳可察觉的噪音。
- 兼容性和多功能性： 它可以安装在 PCB 或芯片上的不同位置（侧面、顶部），并且其尺寸允许将其并入各种各样的设备中。
- IP58防护等级： 该芯片具有防尘、防潮功能，适用于恶劣环境。
这种组合使得 µCooling 在传统主动冷却无法适用的应用中尤其有价值 或者由于噪音、振动或维护问题而不可行。
压电MEMS技术应用于寒冷时如何工作？
该芯片充当一种微型电子控制气泵通过改变施加的电压，MEMS 微执行器能够以精确的速度推动空气，从而冷却高性能芯片、传感器或光学模块，尤其是在产生过热的热点区域。这种控制非常精确，工程师可以决定是利用气流来散热，还是为相邻的组件通风。
革命性的优势之一是 无需将风扇放置在 CPU 或主要组件上方该系统可以作用于设备的不同区域，优化热量分布并防止危险的热量积聚，这对于数据中心的光学模块或新的人工智能开发至关重要。
xMEMS Labs 的 µCooling 片上风扇在哪里使用？
xMEMS Labs µCooling 的应用范围正在迅速扩大。 其最初设计用于智能手机和平板电脑，但其潜力已经跃升至数据中心和人工智能硬件，而这些领域的功率密度至关重要。.
在的情况下，中 人工智能数据中心高速光模块和固态硬盘 (SSD) 面临着日益严格的散热约束，而片上风扇技术可以将 DSP（数字信号处理器）的温度降低约 15%。这带来了一系列益处：降低错误风险、提高持续运行速度并延长硬件使用寿命。
由于现代处理器和显卡的强大性能，尤其是随着人工智能应用和高需求任务的出现，散热管理成为一项挑战。迄今为止，这些设备只能依靠热管或均热板等被动式解决方案，但在高强度使用场景下，这些方案显得力不从心。而 µCooling 正是为此而生。
它开始出现的其他领域包括智能汽车（车内娱乐、辅助摄像头等）、增强/虚拟现实系统以及芯片性能达到极限且空间宝贵的任何环境。
与其他微制冷技术的比较
µCooling 的成功激励了其他公司研究紧凑型冷却系统，但 xMEMS 方法在某些方面是独一无二的。
例如： Frore Systems 自 2022 年以来一直在开发压电振动冷却芯片。 （例如 AirJet Mini Slim）也消除了传统的移动部件，并取得了令人瞩目的成果，使某些 SSD 的性能翻了一番。然而，xMEMS 解决方案的突出之处在于其更小的尺寸和完全集成在硅片中的特性，这有助于实现大规模生产和工业级可靠性。
另一种不同的方法是， Ventivia 致力于离子冷却，利用电场来移动空气。尽管这种替代方案很有前景，但事实上它缺乏完全稳健的元素或在电子行业中尚未得到充分验证，与 xMEMS 的进展相比，它还处于实验阶段。
因此， xMEMS 方案在尺寸、安静运行、稳健性和易于集成方面具有明显的优势。 在现代芯片制造生态系统中。
对市场和当前形势的影响
从工业部门到最终消费者， 现在的趋势是制造更小、更强大、能够管理智能工作负载的设备。问题在于，产生的热量会以同样的速度增加，而传统的解决方案已不再适用。如果你曾经注意到你的手机在玩游戏或使用人工智能时会变得非常热，你就会明白我们在说什么。
用 xMEMS 首席执行官 Joseph Jiang 自己的话来说， 芯片风扇的出现正是时候制造商希望手机和电脑越来越薄但功能越来越强大，这使得热管理成为设计和性能持续创新的主要瓶颈之一。
业界对此的反响非常积极。 XMEMS 已达成协议，将从 2025 年开始将 µCooling 集成到新的商业产品中。继其微型扬声器大获成功（预计到2024年销量将超过XNUMX万台）之后，该公司也宣布了其在芯片领域的扩张计划。此外，该公司还与多家芯片制造合作伙伴建立了稳固的供应链，确保了大批量生产的可扩展性和可靠性。
安静、无振动的运行
µCooling 最具创新性和价值的方面之一是 完全静音运行。它工作在超声波波段，产生的噪音人耳难以察觉。此外，由于它没有传统的刀片或齿轮， 它不会产生可能影响传感器准确性或便携式设备用户舒适度的振动。.
这在需要安静和无微振动的场景中尤其重要，例如高保真音频设备、便携式医疗设备、可穿戴设备或嵌入式汽车系统。
最终用户可以享受更凉爽的硬件，性能限制更少，并且没有传统风扇的缺点。，例如短时间密集使用后可能产生的噪音或机械磨损。
相比传统被动冷却的优势
直到 µCooling 的出现， 所有超薄设备都被迫使用无源系统 散热：蒸汽室、热管、微型散热器……但这些选项都不会产生气流，而只会传导热量，因此当达到某些温度时，性能会迅速下降。
这迫使制造商 限制处理器和芯片的速度 在高温环境下，这会破坏用户在高要求应用程序或现代视频游戏中的体验。µCooling 的出现使得 更长时间保持最大组件速度，在不牺牲设计或薄度的情况下减少错误并延长使用寿命。
对于用户来说，这意味着 更强大、更可靠、更安静的移动设备、笔记本电脑和固态硬盘，同时不牺牲超薄设计 消费者的需求如此之大。
