xMEMS hat einen innovativen Kühlchip vorgestellt, der die Leistungsdrosselung in SSDs eliminieren und damit den durch Überhitzung verursachten verringerten Datenzugriffsgeschwindigkeiten ein Ende setzen soll.
Bei schlanken, versiegelten elektronischen Geräten wie ultraportablen Laptops und Handheld-Geräten liefert die passive Wärmeableitung für SSDs oft keine zufriedenstellenden Ergebnisse. Da SSDs typischerweise in unmittelbarer Nähe zu wärmeintensiven Komponenten wie CPUs und GPUs platziert werden, ist der interne Wärmeraum der Geräte nahezu gesättigt, sodass kaum zusätzlicher Spielraum für die Wärmeableitung bleibt. Während des Gerätebetriebs entsteht ständig Wärme. Ohne zirkulierenden Luftstrom zur Ableitung der eingeschlossenen Wärme steigt die Temperatur der SSDs weiter an, bis das System eine Leistungsdrosselung auslöst.
Sobald die Drosselung aktiviert ist, kann die Übertragungsgeschwindigkeit von SSDs um 20 bis 30 % oder sogar mehr sinken. Beispielsweise kann sich eine SSD mit einer theoretischen Lese- und Schreibgeschwindigkeit von 2,0 GB/s unter kontinuierlicher Arbeitslast auf 1,5 GB/s verlangsamen. Für Endbenutzer bedeutet dies längere Dateiübertragungszeiten, einen verzögerten Anwendungsbetrieb und eine höhere Latenz bei KI-Computing-Aufgaben. Den meisten ultradünnen und tragbaren Geräten fehlt ausreichend Platz im Inneren, um herkömmliche Kühlventilatoren unterzubringen, was die herkömmliche Methode zur Wärmeableitung durch Luftstrom unpraktisch macht. Glücklicherweise ist eine fortschrittliche Alternativlösung entstanden.
Mike Housholder, Vizepräsident für Marketing bei xMEMS Labs, erklärte, dass µCooling die einzige kompakte aktive Kühllösung ist, die direkt in SSDs eingebettet werden kann. Es sorgt für eine gezielte Wärmeableitung für Kernheizbereiche, verhindert effektiv eine Frequenzreduzierung und hält die maximale Datenübertragungsgeschwindigkeit der SSD aufrecht.
Die von xMEMS unabhängig entwickelte Mikrokühlungstechnologie (µCooling) basiert auf der PiezoMEMS-Technologie (piezoelektrisches mikroelektromechanisches System). Durch winzige mechanische Bewegungen im Inneren des Halbleiterchips mit aktiver Konvektion wird ein gleichmäßiger Luftstrom erzeugt.
xMEMS piezoelektrische Klappenverformungssequenz.
Die PiezoMEMS-Komponente nutzt den piezoelektrischen Effekt, um physikalische Bewegung zu erzeugen. Piezoelektrische Materialien verformen sich, wenn sie einem elektrischen Feld ausgesetzt werden, und sie können auch unter physikalischem Druck elektrische Ladungen erzeugen. Vereinfacht ausgedrückt ist der Chip mit winzigen, länglichen, fächerförmigen Klingen in reservierten Löchern ausgestattet. Diese Schaufeln biegen sich unter elektrischer Erregung, um Luft durch die Löcher zu drücken. Wenn die Stromversorgung unterbrochen wird, kehren die Klingen in ihre ursprüngliche Form zurück. Durch die wiederholte Verformung der Flügel entsteht ein kontinuierlicher Luftstrom.
xMEMS piezoelektrischer Kühlchip auf einer SSD.
Mehrere solcher Miniaturkühleinheiten werden in einer Anordnung auf einem einzigen Chip montiert, um einen stabilen Luftstrom zu gewährleisten. Wenn der Chip an den Hochtemperaturbereichen der SSD-Speicherpartikel befestigt wird, kann er heiße Luft schnell abziehen und kühle Umgebungsluft zum Wärmeaustausch einführen.
Der XMC-2400 µCooling-Chip ist lediglich 1 Millimeter dick. Es arbeitet geräuschlos und ohne mechanische Vibrationen. Bei einer Leistungsaufnahme von 150 mW erreicht seine maximale Luftverdrängung 28 cm³/s. Der mit Standard-Halbleiterverarbeitungstechnologie hergestellte Chip misst 7,42 × 9,48 × 1,13 Millimeter und unterstützt sowohl obere als auch seitliche Luftauslassdesigns.
xMEMS mit Hauptsitz in Santa Clara wurde 2018 gegründet. Das Unternehmen ist bekannt für seine piezoelektrischen Lautsprecher für drahtlose Ohrhörer und hat seine Produktlinie um leistungsstarke Kühlchips erweitert. Ende 2025 schloss das Unternehmen eine Finanzierungsrunde der Serie D im Wert von 21 Millionen US-Dollar ab und besitzt derzeit weltweit mehr als 245 autorisierte Patente.
Für detailliertere Informationen können Sie sich das entsprechende YouTube-Video ansehen.
Fußnote
Der Begriff „piezoelektrisch“ leitet sich vom griechischen Wort „piezin“ ab, was übersetzt „quetschen“ bedeutet. Das Extrudieren piezoelektrischer Materialien kann elektrische Ladungen erzeugen; Umgekehrt führt das Anlegen eines elektrischen Feldes an solche Materialien zu einer Formverformung.
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