基于MEMS的微型“片上风扇（Fan-on-a-Chip）”冷却技术可以为智能手机等移动设备中的先进处理器提供更佳的散热性能、更高的可靠性和更低的噪声。
紧凑型移动设备迫切需要更高效的冷却系统。5G连接、空间计算、高分辨率视频和游戏正在挑战智能手机和平板电脑等轻薄移动消费电子产品中现有冷却解决方案的极限。如今，苹果（Apple）、谷歌（Google）和三星（Samsung）等公司正在竞相将生成式人工智能（AI）功能集成到其智能手机中。这种集成包括直接在移动设备上而不是在云端处理大型语言模型。
智能手机的性能瓶颈早已不是计算能力，而是散热限制。随着边缘人工智能应用的爆发式增长，智能手机的热管理难题将进一步加剧——高算力需求与轻薄机身的矛盾，正迫使智能手机制造商寻找不牺牲用户体验的散热新方案。
据麦姆斯咨询报道，总部位于美国加州圣克拉拉市的xMEMS公司以压电MEMS技术为核心，重新定义了芯片级主动散热技术——xMEMS研发的µCooling™微型“片上风扇”冷却器，将传统风扇的体积压缩至“芯片级别”，通过高频振动产生定向气流，实现比传统石墨散热效率提升30%的主动散热，更重要的是该“片上风扇”冷却器工作噪声低于20分贝（dB），完美地平衡了散热效能与设备续航、静音的需求。
基于压电MEMS的微型“片上风扇”冷却器XMC-2400
微型“片上风扇”冷却器XMC-2400可以实现高效的散热功能
通过全球首项基于“片上风扇”的主动式散热技术，紧凑型移动设备制造商可以利用厚度仅为1 mm的静音、无振动、固态MEMS冷却器XMC-2400，将主动散热技术集成到智能手机、平板电脑和其它先进的移动设备中。应用端只需简单的I2C指令即可改变压电MEMS的极性，从而控制散热气流的方向。
MEMS冷却器不仅可以放在微处理器和电子器件旁边散热，还可以通过先进的3D堆叠片上系统 (SoC) 封装技术，实现多个芯片堆叠在一起以节省空间。MEMS冷却芯片可以放置在封装内部或堆叠顶部，以降低芯片局部温度。封装内可以设计通风口，引入冷空气并通过微小管道排出热空气。该MEMS冷却芯片与ASIC配合使用，控制系统提供3V和I2C指令通过ASIC向MEMS发送控制信号。
xMEMS首席执行官、联合创始人Joseph Jiang表示：“我们革命性的µCooling‘片上风扇’设计在移动计算的关键时期应运而生。超移动设备开始运行更多处理器密集型AI应用，其热管理对制造商和消费者来说都是一个巨大的挑战。在MEMS冷却器XMC-2400之前，还没有能用于这些轻薄设备的主动式散热解决方案。”
XMC-2400侧面出风（左下），XMC-2400顶部出风（右上）
MEMS冷却器XMC-2400的尺寸仅为9.26 mm x 7.6 mm x 1.08 mm，重量不到150 mg，比非硅基主动冷却器小96%，重量也轻96%。单个XMC-2400芯片在1000 Pa背压下，每秒可移动高达39立方厘米的空气。这种全硅散热解决方案具有半导体可靠性、部件一致性、高耐用性和IP58防护等级。
MEMS冷却器XMC-2400可以改善CPU和GPU性能
MEMS冷却器可以采用与典型电子封装相同的贴片和回流工艺，表面贴装到刚性或柔性电路板上。柔性连接器可用于将信号从最终用途PCB路由到芯片，而刚性电路板则带有用于电气连接的焊盘。如果厚度要求极高，可以开发非常薄的线束。
多个MEMS冷却器可以并联排列以增加散热风量，也可以堆叠在一起以增强静压能力。通过这些方式，可以实现可扩展的风量，以满足不同应用的散热要求。
xMEMS开发的MEMS冷却器与屡获殊荣的微型MEMS扬声器采用相同的制造工艺，将于2025年第二季度投产。
关于xMEMS
xMEMS成立于2018年1月，是MEMS领域的“X”因素，拥有世界上最具创新性的压电MEMS平台。该公司最初为TWS耳机和其它个人音频设备提供世界上第一款固态MEMS扬声器，并不断发展其大量IP，生产出世界上第一款用于智能手机和其它轻薄型设备的MEMS冷却芯片。
