探索MEMS應用新疆界 知微發表晶片型主動散熱技術

作者: 黃繼寬
2024 年 08 月 21 日

繼MEMS揚聲器之後,專注發展壓電微機電(Piezo MEMS)技術的知微電子,再度發表了基於該技術的晶片型散熱解決方案XMC-2400 µCooling。該方案的尺寸僅有9.26 x 7.6 x 1.08毫米,重量則不到150毫克,比非全矽主動冷卻元件小96%,重量輕96%,卻可在1,000Pa背壓的條件下,每秒移動高達39立方公分的空氣,讓智慧型手機、頭戴顯示裝置與掌上型遊戲主機等對尺寸、重量有極嚴格要求的應用產品,也能導入主動式散熱。

知微電子發表全球第一款基於壓電微機電技術的主動式散熱模組XMC-2400 µCooling。該模組內部為一個2×4的閥門陣列,未來可以進一步依照客戶的需求採取不同的配置

 

知微執行長暨聯合創始人姜正耀表示,µCooling是該公司研發團隊繼MEMS揚聲器之後,再一次為壓電微機電技術開拓出新應用的成功案例。其實,氣泵跟揚聲器所做的事情,本質上都是推動空氣,因此知微研發團隊在研究MEMS揚聲器時,就已經開始探索將這項技術應用在微型氣泵的可能性。

基於MEMS的微型氣泵可以為行動裝置的散熱問題,帶來全新的解決方式。由於行動裝置對內部元件的尺寸、厚度有極嚴格要求,而且必須極為省電,因此,目前市面上的智慧型手機、掌上型遊樂器,都只能使用被動散熱技術。但被動散熱技術的解熱能力有很大限制,因此,當知微的µCooling技術還在開發階段時,就已經有幾家國際級終端裝置品牌廠對這項技術展現出極高興趣。

頭戴顯示器也是一個非常需要小型主動式散熱的應用。為解決散熱問題,有些高階頭戴顯示設備被迫採用風扇冷卻,其結果就是產品變得太過笨重,影響消費者的使用體驗。µCooling技術的問世,可以大幅縮小冷卻子系統的尺寸跟重量,進而讓頭戴顯示設備變得更小巧,更符合消費者的期待。

除了尺寸跟重量外,主動式散熱技術若要應用在行動裝置上,耗電量也是一個決定性的因素。對於功耗問題,姜正耀指出,由於µCooling實際上是一組閥門陣列,其規模大小可以視客戶的應用需求調整,因此µCooling的具體功耗數字,得看客戶採用的閥門陣列規模而定。但知微也了解,若要說服客戶採用µCooling,功耗是一個決定性的因素,因此在µCooling的驅動/控制設計上,知微還設計了能量回收機制,讓電力能夠回收再利用。搭配能量回收技術後,µCooling的耗電量可以降低至少一成。

µCooling目前還在技術展示階段,預計在2025年第一季開始提供工程樣品給先導客戶評估,量產時間則安排在2026年。µCooling將由台積電與博世(Bosch)負責代工製造,以確保產能供應,但也因為使用兩家代工廠,所以產品正式量產前的設計調整必須耗費更多資源跟時間。台積電跟博世的MEMS製程之間存在許多差異,知微的研發團隊需要因應不同代工廠的製程特性跟規範,調整自身的設計。

xMEMS將在9月分別於深圳跟台北舉行xMEMS Live,並在活動現場展示XMC-2400 µCooling氣冷式全矽主動散熱晶片。有興趣深入了解這項技術,並與xMEMS團隊現場互動的讀者,可以到以下網站報名。

https://xmems.com/xmemslive-asia-2024-registration-tw/

 

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