全硅“片上風(fēng)扇”使薄型器件保持低溫

大多數(shù)手機和平板電腦都依賴于被動冷卻，將熱量散發(fā)到設(shè)備主體中（并最終散發(fā)到您的手掌中）。主動冷卻風(fēng)扇會有所幫助，但傳統(tǒng)風(fēng)扇太大，無法安裝在智能手機、平板電腦甚至一些筆記本電腦中。

微型揚聲器制造商 xMEMS 認(rèn)為它擁有世界上第一款全硅片上風(fēng)扇 XMC-2400 的解決方案。它的設(shè)計大約厚一毫米，寬和深不到一厘米，借鑒了 xMEMS 音頻產(chǎn)品的經(jīng)驗教訓(xùn)。

“該行業(yè)有一系列從機械設(shè)備轉(zhuǎn)移到硅的技術(shù)。從數(shù)據(jù)存儲，然后到麥克風(fēng)，他們完成了過渡，“xMEMS 副總裁 Mike Housholder 說?！艾F(xiàn)在，正如我們將百年揚聲器轉(zhuǎn)移到硅片上一樣，我們也在為風(fēng)扇做同樣的事情。”

xMEMS 如何利用音頻專業(yè)知識制造風(fēng)扇

揚聲器和風(fēng)扇可能看起來無關(guān)，但它們有一個共同的機械功能：兩者都移動空氣。

xMEMS XMC-2400 足夠薄，可以安裝在移動設(shè)備中。該公司表示，它可以“頭對頭”地放置在移動片上系統(tǒng)上，也可以集成到設(shè)備中的其他位置。

Housholder 表示，XMC-2400 是該公司在全硅微型揚聲器方面的“有意演變”，這些微型揚聲器可用于 Creative Aurvana Ace 和 Noble Audio XM-1 等耳塞?！耙坏┪覀兊某暡〒Q能器以一種新的方式產(chǎn)生氣流，我們就知道一個分支可以是一種冷卻產(chǎn)品?！?/p>

XMC-2400 與 xMEMS 的微型揚聲器一樣，使用壓電材料，當(dāng)施加電荷時，壓電材料會改變形狀。風(fēng)扇是一個空腔，頂部有懸臂通風(fēng)口，底部有閥門。在閥門關(guān)閉的情況下打開通風(fēng)口會產(chǎn)生吸力并在腔中產(chǎn)生氣壓，氣壓與底部閥門一起釋放。

每個循環(huán)移動的空氣量很小，但該過程每秒重復(fù)數(shù)十萬次，以達(dá)到每秒移動 39 立方厘米的空氣。這仍然不多：Frore Systems 的 AirJet Mini Slim 是一種固態(tài)冷卻芯片，可以移動 100 厘米³每秒。然而，AirJet 要大得多，厚為四分之一厘米，寬超過 4 厘米。

無法用肉眼觀察 XMC-2400 的透氣膜運行情況，因此 xMEMS 通過演示證明了其功能。XMC-2400 放置在塑料圓柱體的一端，旋轉(zhuǎn)器放置在另一端。風(fēng)扇按預(yù)期移動旋轉(zhuǎn)器，首先通過氣缸排出空氣，然后向相反方向拉動。

XMC-2400 與之前的 xMEMS 產(chǎn)品一樣，是在芯片制造廠生產(chǎn)的 8 英寸硅片。對于風(fēng)扇，xMEMS 的供應(yīng)合作伙伴是 TSMC 和 Bosch。Housholder 表示，xMEMS 已準(zhǔn)備好擴大生產(chǎn)規(guī)模，以滿足“客戶需要的任何產(chǎn)能”。

“Fan-on-a-chip”可以保持設(shè)備上的 AI 運行

Housholder 表示，XMC-2400 將吸引希望在不影響尺寸、重量或耐用性的情況下改善移動設(shè)備冷卻的消費電子公司。該公司希望與合作伙伴合作，以各種方式集成芯片。最簡單的例子是“蓋對蓋”安裝，XMC-2400 直接放置在移動片上系統(tǒng) （SoC） 的頂部以排出空氣。但是，由于風(fēng)扇也可以吸入空氣，因此可以將其放置在 SoC 旁邊并遠(yuǎn)離 SoC，以最大限度地減少設(shè)備的整體厚度。在這種情況下，冷卻是通過在 SoC 上拉空氣來實現(xiàn)的。

“情況又變薄了，”Housholder 說。“Apple 從新的 iPad Pro 開始了這一趨勢。他們花了大量時間討論它是他們制造過的最薄的設(shè)備......然而，熱管理仍然是移動設(shè)備的最大障礙之一。

xMEMS XMC-2400 與 iPhone 相鄰。該公司希望這款風(fēng)扇能夠足夠小，可以冷卻移動設(shè)備。XMEMS 技術(shù)

長期以來，限制一直讓設(shè)備制造商頭疼不已。2020 年，Apple 同意支付 5 億美元，以解決 iPhone 用戶提起的集體訴訟，該訴訟由對 iPhone 用戶對手機降低性能以控制溫度的方式感到不滿。

Housholder 認(rèn)為，Apple Intelligence 和 Google 的 Gemini Nano 大型語言模型等 AI 功能將放大這個問題。與之前在云中運行的生成式 AI 工具不同，這些功能可以在設(shè)備上處理一些 AI 任務(wù)，以減少延遲并減少對用戶隱私的擔(dān)憂。但是設(shè)備上的 AI 對移動設(shè)備的 SoC 提出了很多要求，這導(dǎo)致了熱量。

如果成功，XMC-2400 可能會成為類似風(fēng)扇系列中的第一款。Housholder 表示，xMEMS 可以將芯片組合成一個風(fēng)扇陣列，用于要求更高的設(shè)備。規(guī)模存在實際限制：在某些時候，傳統(tǒng)風(fēng)扇更便宜。盡管如此，多芯片 MEMS 風(fēng)扇可能適合類似于 MacBook Air 或 Microsoft Surface Pro 的輕薄筆記本電腦。“我們認(rèn)為我們可以在那里比賽并提供性能優(yōu)勢，”Housholder 說。