De submillimeter thermische revolutie: piëzo-micropompen en microventilatoren brengen actieve koeling naar ultradunne apparaten.

1. Inleiding
2. Markttrends en thermische knelpunten
3. Diepgaande analyse één
4. Diepgaande analyse twee
5. Systeemsynergie
6. Toepassingsscenario's en toekomstperspectieven

Inleiding: Het thermische dilemma van het AI- en ultradunne tijdperk
Met de opkomst van AI-computing op apparaten verandert onze kijk op elektronische apparaten. Er zijn pc's en telefoons die AI integreren, evenals headsets voor AR/VR, die veel meer rekenkracht vereisen dan voorheen. Tegelijkertijd verwachten consumenten dat de apparaten kleiner, lichter en stiller worden. Deze doelen staan ​​haaks op elkaar en vormen nu een echt hardware-engineeringprobleem.
Conventionele methoden voor passieve koeling, zoals grafietplaten en dampkamers, konden alleen warmte verplaatsen. Bij zware belasting nam hun vermogen om warmte af te voeren af. Dit resulteerde vaak in thermische throttling, waarbij de chip gedwongen werd om te vertragen om oververhitting te voorkomen. Traditionele mechanische ventilatoren vormden ook een probleem. Ze zijn te groot, te lawaaiig en passen simpelweg niet in de millimetergrote afmetingen van moderne apparaten.
De industrie betreedt nu een nieuwe fase in koeltechnologie: actieve koeling op submillimeterformaat en zelfs nog kleiner. Centraal in deze verschuiving staat piëzo-elektrische aandrijving, een technologie die ingenieurs helpt de fysieke grenzen te doorbreken die de ontwikkeling van dunnere en krachtigere apparaten jarenlang in de weg hebben gestaan.

Markttrends en thermische knelpunten
De cijfers achter deze trend zijn duidelijk. Het stroomverbruik van de vlaggenschipchips is in slechts enkele productgeneraties gestegen van ongeveer 5 tot 7 watt naar 10 tot 15 watt of meer. Dit extra vermogen is niet gelijkmatig verdeeld. Het creëert kleine, intense hotspots op het chipoppervlak, en deze hotspots zijn steeds moeilijker te beheersen met oudere koelmethoden.
Uit zoek- en marktgegevens blijkt dat OEM- en ODM-bedrijven actief op zoek zijn naar nieuwe oplossingen. Veelgebruikte zoektermen zijn onder andere 'actieve koeling sub 1mm', 'piëzo-elektrische micropomp voor mobiele apparaten' en 'microfluïdisch thermisch membraan'. Dit laat zien dat ingenieurs niet langer alleen maar de gemiddelde chiptemperatuur willen verlagen. Ze willen apparaten die hun topprestaties langer kunnen behouden, in een kleinere ruimte, zonder in te leveren op ontwerpvrijheid.

Diepgaande analyse 1: Micro-piëzo-elektrische vloeistofkoeling, het actieve thermische membraan
BESTHet micro-piëzo-elektrische vloeistofkoelsysteem werkt volgens een eenvoudig principe. Het maakt gebruik van het omgekeerde piëzo-elektrische effect. Wanneer er spanning wordt aangelegd op een piëzo-elektrische keramische schijf, buigt de schijf heen en weer. Deze beweging drijft een kleine pompkamer aan die continu van volume verandert, waardoor vloeistof door een gesloten circuit wordt geperst. Er is geen motor, geen mechanisch lager en geen bewegende as. Dit maakt het hele systeem extreem dun en betrouwbaar, zelfs bij langdurig gebruik.
BEST heeft dit idee uitgewerkt tot een volwaardige productlijn. De kern is een drielaags PET-vloeistofkoelingsmembraan van slechts 0,2 mm tot 0,35 mm dik. Dit doorbreekt de oude aanname dat vloeistofkoeling altijd een omvangrijke pomp en stijve slangen vereist. Met dit membraan wordt actieve vloeistofkoeling bijna net zo eenvoudig als het aanbrengen van een dunne film op een apparaat.
De pomp zelf is ook extreem klein. BEST Het bedrijf biedt micro-piëzo-elektrische pompen aan op het niveau van 0,5 mm, in formaten zoals 7 x 7 x 0,5 mm en 10 x 10 x 0,5 mm. Zelfs met dit kleine formaat leveren de pompen een goede doorstroomsnelheid en druk.
Uit praktijktests blijkt dat het ontwerp klopt. Tijdens laboratoriumtests daalt de oppervlaktetemperatuur van het systeem met ongeveer 10℃ in slechts 2 seconden na inschakeling. Na 20 seconden is de temperatuurdaling ongeveer 16℃. Het temperatuurverschil tussen de membranen is slechts ongeveer 1,5℃. Dit resulteert in een zeer hoge thermische weerstand en bij een warmtebelasting van 5 watt bereikt het systeem een ​​thermische weerstand van 3,83℃/w, zelfs voor zo'n dunne film.

Als u meer wilt weten over het product, kunt u contact met ons opnemen.

Diepgaande analyse twee: Micro-piëzo-elektrische luchtkoeling, directe luchtstroom in ruimtes van 0,7 mm
Hoewel vloeistofkoeling warmte over langere afstanden afvoert, vereisen sommige problemen een directe luchtstroom rechtstreeks naar de hete plek. Dit is waar BESTDe micro-piëzo-elektrische luchtkoelingstechnologie van [merknaam] komt hier van pas.
In tegenstelling tot een gewone ventilator werkt deze op een specifieke manier. Een hoogfrequente (hoge amplitude) vibratie-eenheid wordt gecreëerd door een piëzo-elektrische schijf te verbinden met een dun metalen blad. De frequentie van deze eenheid is hoger dan 23 kHz, in het zogenaamde ultrasone of bijna-ultrasone bereik. De frequentie is ook vrij hoog, waardoor het resulterende geluid erg zacht is, maar met een hoge snelheid en een fijne luchtstroomefficiëntie. De vibratie zuigt lucht aan, perst deze samen en stoot deze vervolgens uit als een gerichte luchtstroom in een specifieke richting.
De afmetingen geven een indicatie van hoe geavanceerd deze technologie is. Een unit kan zo klein zijn als 13 x 13 x 0,7 mm. Zelfs met dit formaat produceert hij een vrije luchtstroom van meer dan 5,0 liter per minuut en een statische druk van meer dan 300 pascal. Deze cijfers zijn belangrijk omdat ze ervoor zorgen dat het apparaat daadwerkelijk lucht circuleert in een zeer afgesloten ruimte, in plaats van een kunstmatig briesje te creëren.
Dit is absoluut de reden waarom deze technologie perfect is voor situaties waarin een conventionele ventilator tekortschiet. Een mechanische ventilator heeft minimaal een sleuf van 1 mm nodig om tussen de SoC en de PMCI- of snellaadchip te passen. Dit is te smal voor een mechanische ventilator, maar de piëzo-elektrische koelventilator past direct naast de SoC, de PMCI of de snellaadchip. Dit zijn vaak de warmste plekken op een moederbord, en doordat de luchtstroom nu direct op deze plekken wordt gericht, is gerichte luchtstroom mogelijk.

Als u meer wilt weten over het product, kunt u contact met ons opnemen.

Systeem synergie: vloeistofkoeling, luchtkoeling en passieve koeling werken samen.
Het is belangrijk te begrijpen dat vloeistofkoeling en luchtkoeling geen concurrerende opties zijn. Ze kunnen verschillende problemen oplossen en werken het beste samen.
Piëzo-elektrische vloeistofkoeling is effectief over langere afstanden. Het is in staat warmte te onttrekken aan een hete zone en deze te verspreiden naar een koelere zone in het apparaat, waar de warmte kan worden afgevoerd.
Piëzo-elektrische luchtkoeling is het meest geschikt voor het oplossen van lokale warmtebronnen. Het blaast lucht direct op een kleine, intense warmtebron en voert die warmte snel af, precies op de plek waar deze ontstaat.
Wanneer deze twee actieve systemen worden gecombineerd met bestaande passieve componenten, zoals dampkamers, warmtebuizen, grafietplaten en thermische interfacematerialen, ontstaat een volledig hybride actief thermisch beheersysteem. Elk onderdeel vult een gat dat de andere niet kunnen vullen. Samen zorgen ze voor een koelprestatie die geen enkele methode op zichzelf zou kunnen bereiken.

Toepassingsscenario's en toekomstperspectief
Deze technologie opent nieuwe mogelijkheden voor veel verschillende productcategorieën.
Bij opvouwbare telefoons en telefoons met kunstmatige intelligentie passen zowel het vloeistofkoelmembraan als de micropomp in lagen die slechts een fractie van een millimeter dik zijn. Dit geeft ontwerpers de mogelijkheid om meer koeling toe te voegen zonder de dikte te vergroten.
Bij AR- en VR-brillen is warmte in de buurt van het gezicht een ernstig probleem voor het draagcomfort. Chips die dicht bij de huid van de gebruiker geplaatst zijn, vereisen zeer nauwkeurige, lokale koeling, en dit is precies het soort probleem dat micro-piëzo-elektrische koeling moet oplossen.
In AI-pc's en ultradunne laptops kunnen deze systemen een traditionele ventilator vervangen of ernaast werken. Dit kan zowel de dikte van het apparaat als het geluid dat het produceert bij zware belasting verminderen.
Door de voortdurende miniaturisatie van piëzo-elektrische technologie, BEST Het maakt actieve koeling mogelijk in omgevingen waar dit voorheen niet mogelijk was. Dit doet meer dan alleen een chip beschermen tegen oververhitting. Het geeft ingenieurs de vrijheid om de volledige prestaties van hun chips te benutten en opent tegelijkertijd nieuwe mogelijkheden in industrieel ontwerp die met oudere koelmethoden simpelweg niet bestonden.