Un « ventilateur sur puce » tout en silicium maintient les appareils minces au frais
infohightech ·
Le ventilateur xMEMS peut permettre de meilleurs systèmes d'IA sur les téléphones et les ordinateurs portables. Le ventilateur entièrement en silicium xMEMS XMC-2400 mesure seulement 9 mm sur 7 mm et pèse 150 milligrammes.
La plupart des téléphones portables et des tablettes utilisent un refroidissement passif, qui dissipe la chaleur dans le corps de l'appareil (et, éventuellement, dans vos paumes). Un ventilateur de refroidissement actif serait utile, mais les ventilateurs conventionnels sont trop grands pour s'adapter aux smartphones, aux tablettes et même à certains ordinateurs portables.
Le fabricant de micro-haut-parleurs xMEMS pense avoir trouvé la solution avec le XMC-2400, le premier ventilateur sur puce entièrement en silicium au monde. Sa conception, d'environ un millimètre d'épaisseur et moins d'un centimètre de largeur et de profondeur, s'appuie sur les leçons tirées des produits audio de xMEMS.
« L'industrie a connu un flux de technologies qui sont passées d'un dispositif mécanique au silicium. Du stockage de données au microphone, ils ont fait la transition », explique Mike Housholder , vice-président de xMEMS. « Aujourd'hui, tout comme nous avons pris le haut-parleur centenaire et l'avons transféré au silicium, nous faisons la même chose pour le ventilateur. »
Comment xMEMS a utilisé son expertise audio pour créer des ventilateurs ?
Les haut-parleurs et les ventilateurs peuvent sembler sans rapport, mais ils ont une fonction mécanique commune : tous deux déplacent l'air.
Le xMEMS XMC-2400 est suffisamment fin pour être intégré dans des appareils mobiles. La société affirme qu'il peut être placé « couvercle à couvercle » sur un système sur puce mobile ou intégré ailleurs dans un appareil .
Mike Housholder a déclaré que le XMC-2400 est une « évolution intentionnelle » du travail de l'entreprise dans le domaine des micro-haut-parleurs entièrement en silicium , qui sont disponibles dans des écouteurs tels que le Creative Aurvana Ace et le Noble Audio XM-1 . « Une fois que nous avons eu notre transducteur à ultrasons qui produisait un flux d'air d'une nouvelle manière, nous savions qu'une ramification pourrait être un produit de refroidissement. »
Le XMC-2400, comme les micro-haut-parleurs xMEMS, utilise des matériaux piézoélectriques qui changent de forme lorsqu'une charge électrique est appliquée. Le ventilateur est une cavité creuse avec des évents en porte-à-faux sur le dessus et une valve sur le dessous. L'ouverture des évents avec la valve fermée crée une aspiration et crée une pression d'air dans la cavité, qui est libérée avec la valve inférieure.
Le volume d'air déplacé à chaque cycle est minuscule, mais le processus se répète des centaines de milliers de fois par seconde pour déplacer jusqu'à 39 centimètres cubes d'air par seconde. Ce n'est toujours pas beaucoup : l' AirJet Mini Slim de Frore Systems , une puce de refroidissement à semi-conducteurs, peut déplacer 100 cm3 par seconde. L'AirJet est cependant beaucoup plus grand, mesurant un quart de centimètre d'épaisseur et plus de quatre centimètres de largeur.
Il n'est pas possible d'observer à l'œil nu le fonctionnement des évents du XMC-2400. Le xMEMS a donc prouvé son efficacité par une démonstration. Le XMC-2400 a été placé à une extrémité d'un cylindre en plastique et un rotor a été placé à l'autre extrémité. Le ventilateur a fait bouger le rotor comme prévu, d'abord en évacuant l'air à travers le cylindre, puis en tirant dans la direction opposée.
Le XMC-2400, comme les produits xMEMS précédents, est fabriqué dans une usine de fabrication de puces sur des plaquettes de silicium de 8 pouces. Pour le ventilateur, les partenaires fournisseurs de xMEMS sont TSMC et Bosch. Houser a déclaré que xMEMS était prêt à augmenter la production pour « n'importe quelle capacité demandée par nos clients ».
Un « ventilateur sur puce » peut maintenir l’IA sur l’appareil en fonctionnement
Housholder affirme que le XMC-2400 intéressera les entreprises d'électronique grand public qui cherchent à améliorer le refroidissement des appareils mobiles sans compromettre la taille, le poids ou la durabilité. L'entreprise prévoit de travailler avec des partenaires pour intégrer la puce de diverses manières. L'exemple le plus simple est un montage « couvercle à couvercle », avec le XMC-2400 placé directement sur le dessus d'un système sur puce (SoC) mobile pour évacuer l'air. Mais comme le ventilateur peut également aspirer de l'air, il pourrait plutôt être placé à côté et à l'écart du SoC pour minimiser l'épaisseur globale d'un appareil. Dans ce cas, le refroidissement est obtenu en aspirant de l'air à travers le SoC.
« Les appareils deviennent de plus en plus fins », souligne Mike Housholder. « Apple a lancé cette tendance avec le nouvel iPad Pro. Ils ont passé beaucoup de temps à expliquer qu'il s'agissait de l'appareil le plus fin qu'ils aient jamais fabriqué... mais la gestion thermique reste l'un des plus gros obstacles aux appareils mobiles. »
Le xMEMS XMC-2400 est photographié à côté d'un iPhone. L'entreprise espère que le ventilateur sera suffisamment petit pour refroidir les appareils mobiles.
La limitation des performances est depuis longtemps une source de problèmes pour les fabricants d'appareils. En 2020, Apple a accepté de payer 500 millions de dollars pour régler un recours collectif intenté par des utilisateurs d'iPhone mécontents de la façon dont leurs téléphones réduisaient les performances pour maintenir la température sous contrôle.
Mike Householder pense que le problème sera amplifié par des fonctionnalités d'IA comme Apple Intelligence et le modèle de langage étendu Gemini Nano de Google . Ces fonctionnalités, contrairement aux outils d'IA génératifs précédents qui fonctionnaient dans le cloud, gèrent certaines tâches d'IA sur l'appareil dans le but de réduire la latence et de réduire les inquiétudes concernant la confidentialité des utilisateurs. Mais l'IA sur l'appareil demande beaucoup au SoC d'un appareil mobile, ce qui entraîne de la chaleur.
En cas de succès, le XMC-2400 pourrait devenir le premier d'une série de ventilateurs similaires. Housholder a déclaré que les xMEMS peuvent combiner des puces dans un ensemble de ventilateurs pour des appareils plus exigeants. Il existe une limite pratique à l'évolutivité : à un moment donné, un ventilateur conventionnel est moins cher. Néanmoins, les ventilateurs MEMS multipuces pourraient convenir aux ordinateurs portables fins et légers similaires au MacBook Air ou au Microsoft Surface Pro . « Nous pensons que nous pouvons jouer dans ce domaine et offrir un avantage en termes de performances », a déclaré Mike Housholder.