一台启动设备的冷却芯片如何激增处理器功率

Frore Systems正在寻找几十年前冷却技术的替代品，在主动芯片冷却市场上开发一个新的竞争者。尽管工程师们努力实现100%的效率，但电气设备不可避免地会产生一些热量。随着芯片变得更快、更密集、更强大，热管理变得更加令人担忧。

传统的机械解决方案，如风扇或热管，可以输送热量并产生气流（或液体流），这些气流可以吸收和移动芯片上的热量，将其释放到外部世界。这些体积庞大的解决方案占据了很大的表面积，使得高效冷却对于笔记本电脑或平板电脑等紧凑型设计具有挑战性。

 

Frore Systems打算推出其旗舰芯片冷却器AirJet，通过使热管理解决方案更薄来彻底改变芯片冷却行业。图片由Frore Systems提供

 

现在，Frore Systems正在开拓一条紧凑型冷却解决方案的道路，这种方式吸引了高性能计算领域两大巨头的注意：英特尔和高通。

 

现代处理器无法承受热量

现代计算的最大瓶颈不是处理器的计算能力不足，而是过剩。随着处理器的速度越来越快，集成度越来越高，热量会损失更多的功率。如果不提供冷却，芯片的温度可能会迅速上升，在极端情况下，会造成无法修复的损坏。如果提供一定程度的冷却，例如安装风扇将空气吹到芯片上，则可以适度控制温度。

即使在最好的情况下，未经检查的处理器也可能在重负载下迅速损坏自己。制造商通常在其设备中包括热节流。一旦达到临界温度，处理器将降低其性能，以延长其寿命并避免浪费计算资源。在较大的环境中，先进的冷却技术通常有助于获得最大的性能。然而，在空间往往有限的移动计算设备中，这可能是一个特别难以解决的问题。

 

示例AirJet系统显示了冷空气通过顶部插槽进入，热空气在使用压电晶体推过芯片后从排气口排出。图片由Frore Systems提供

 

Surya P.Ganti博士和Seshu Madhavapeddy博士都曾在高通公司工作，他们创立了Frore Systems来解决这个问题。为了开创下一代处理器冷却的先河，两人利用各自在半导体行业的背景，最终发明了AirJet，这是一种新的主动芯片冷却方法。

 

第一个“固态热解决方案”

Frore Systems的AirJet Mini和AirJet Pro被描述为第一个“固态热解决方案”。尽管有“固态”的说法，但这些冷却器确实有围绕空气腔的振动膜形式的移动部件，有助于推动空气穿过空腔并穿过芯片。

AirJet的产品依赖于压电效应，压电效应涉及机械应力和电能。如果压电晶体弯曲，就会产生电。相反，如果施加电压，晶体会变形。通过巧妙地在晶体上施加电压，设备内部的薄膜被启动，产生脉冲空气射流，推动芯片，提供主动空气冷却。

 

AirJet模块的横截面突出了压电晶体的效果。通过使晶体变形，产生压力，可以将冷空气吸入并将热空气推出。图片由Frore Systems提供

 

AirJet的特殊之处并不是它可以冷却芯片，而是它可以以难以置信的小尺寸冷却芯片。AirJet Mini和AirJet Pro的总高度仅为2.8毫米，最大重量为22克，这使得它们非常通用，即使是最薄的设备也可以使用低姿态冷却器。AirJet数据表显示，使用AirJet Mini和Pro的功耗分别为5.25 W和10.5 W。

 

与Frore的合作

尽管AirJet芯片尚未发货（预计2023年第一季度），但如果能够实现Frore Systems的说法，它们可能标志着计算能力的大幅飙升。尽管该项目还处于起步阶段，但Frore已经得到了高通和英特尔的支持。高通公司的1亿美元投资，加上英特尔作为客户的支持，使Frore处于充分利用其下一代芯片冷却器的有利地位。感兴趣的各方可以密切关注未来包括AirJet冷却在内的英特尔Evo系统。

无论AirJet的商业成果如何，Frore Systems已经表明，尽管其依赖于较旧的技术，但热计算效率仍然是高性能计算领域的一个重要课题。