Dalam dunia teknologi, pemrosesor mikro kelas atas terus berkembang untuk menawarkan performa puncak. Baik pembuat chip seluler maupun desktop sama-sama berusaha mendorong batas kinerja dan mengecilkan komponen semakin banyak untuk menampung lebih banyak transistor dalam satu chip silikon. Namun, tantangan sebenarnya terletak pada mempertahankan performa terbaik tersebut. Hal ini menjadi semakin penting dengan adanya keterbatasan ruang di dalam perangkat seperti ponsel dan laptop yang tidak dapat menampung solusi pendingin aktif yang cukup besar untuk menghilangkan panas dengan kecepatan yang sesuai dengan yang dihasilkan. Untuk mengatasi masalah ini, sebuah perusahaan bernama xMEMS Labs baru-baru ini meluncurkan unit pendingin mikro aktif yang hanya setebal satu milimeter. Gadget kecil dan tidak mencolok ini mungkin memiliki potensi untuk mengubah cara kita menggunakan gadget, dari ponsel hingga laptop, PC game genggam, konsol, dan lainnya.
Pendinginan Aktif yang Kecil Namun Kuat
Perkembangan semikonduktor yang semakin kecil seiring waktu merupakan fenomena yang telah terbukti. Di saat yang sama, merek PC telah menciptakan laptop dengan chip mobile untuk mencapai daya tahan baterai yang lebih tinggi dan secara efektif mengurangi ukuran perangkat. Keterhubungan berbagai komponen, seperti pada tata letak sistem-on-a-chip M series Mac dari Apple yang menggabungkan CPU, GPU, RAM, dan modul penyimpanan dalam satu chip, menghasilkan komunikasi yang lebih cepat antara komponen-komponen tersebut, dan karenanya, kinerja yang lebih baik. Namun, pencarian desain yang lebih nyaman menghasilkan batasan desain yang mengesampingkan solusi pendingin dari mesin canggih yang baru. XMC-2400 diusulkan untuk mengatasi batasan ini dan berpotensi menjadi penyelamat bagi mesin kompak saat beban kerja dipastikan akan meningkat dengan aplikasi AI di perangkat.
XMC-2400: Bagaimana Cara Kerjanya
Sistem pendingin yang baru diluncurkan oleh xMEMS Labs ini, disebut XMC-2400, memanfaatkan aktuator piezoelektrik untuk menciptakan aliran udara dengan cara yang mirip dengan speaker solid-state yang disebutkan sebelumnya. Tidak seperti sistem pendingin tradisional yang menggunakan kipas mekanis atau disipasi panas pasif, teknologi "Kipas di Chip" ini memanfaatkan sifat material piezoelektrik反-piezoelektrik dan menghasilkan gerakan mekanis ketika terkena medan listrik. Gerakan ini kemudian menciptakan tekanan udara di dalam ruang chip, yang setelah mencapai ambang tertentu, dilepaskan melalui katup dan terjadi aliran udara.
Meskipun dimensi kompaknya yang hanya 9,26 x 7,6 x 1,08 mm dan beratnya kurang dari 0,15 gram, solusi pendingin ini dapat memberikan aliran udara dua arah hingga 39 cm³/s dengan tekanan balik 1.000 pascal. Diklaim bahwa sistem ini 96% lebih kecil dan lebih ringan dibandingkan alternatif pendinginan aktif yang tidak berbasis silikon. Dengan konsumsi daya sekitar 30 milliwatt dan beroperasi pada frekuensi ultrasonik, sistem ini jauh lebih sunyi dibandingkan unit pendingin aktif lainnya. Solusi berbasis silikon ini juga dijamin tahan lama dan tahan terhadap air dengan sertifikasi IP58, sehingga sangat berharga di daerah yang mengalami musim panas yang ekstrem.
Perbandingan dengan Solusi Canggih Lainnya
XMC-2400 bukanlah inovasi pertama dalam pendinginan aktif tanpa kipas untuk seluler. Sebelumnya, teknologi seperti kipas bergetar atau pipa panas aktif telah diperkenalkan untuk mengatasi panas yang dihasilkan oleh prosesor yang kuat di dalam perangkat mobile. Kipas bergetar dapat membuat kebisingan dan tidak diinginkan untuk perangkat sensitif, sementara pipa panas aktif membutuhkan banyak ruang dan berkurang efektivitasnya seiring waktu. Meskipun solusi lain memiliki batasan, desain berbasis piezoelektrik dari XMC-2400 tampak dekat dengan solusi ideal.
Perusahaan lain di AS, Frore Systems, adalah pelopor di bidang pendinginan chip berbasis MEMS. Mereka berusaha memperkenalkan teknologi serupa yang disebut AirJet Mini ke dalam laptop sejak 2022. Namun, AirJet Mini setidaknya 2,5 kali lebih tebal daripada XMC-2400 dan tidak memiliki sertifikasi IP yang solid. Sebaliknya, xMEMS Labs mengklaim bahwa XMC-2400 adalah sekitar 15 kali lebih efisien dibandingkan dengan generasi aliran udara per volume ruang tertutup. Hal ini menjelaskan mengapa AirJet Mini tidak sukses. Sementara Frore fokus pada PC dan laptop, xMEMS Labs mengarahkan fokusnya ke perangkat mobile, terutama smartphone. Perusahaan ini juga telah meraih kesuksesan dengan produk inovatif lainnya, seperti speaker mikro, dengan pengiriman lebih dari setengah juta unit dalam enam bulan pertama tahun 2024.
Aplikasi untuk Masa Depan
Peluncuran XMC-2400 sejalan dengan tren yang lebih luas dalam pengembangan teknologi piezoelektrik. Material piezoelektrik semakin banyak dieksplorasi karena kemampuan pendinginannya yang menawarkan pendekatan baru dalam manajemen termal yang tidak dapat ditandingi oleh sistem tradisional. Beberapa penelitian juga menyarankan penggunaan campuran solusi piezoelektrik dengan solusi lain untuk mendapatkan kombinasi yang terbaik. Material piezoelektrik tidak hanya efisien tetapi juga skala, menjadikannya cocok untuk berbagai aplikasi, dari elektronik konsumen hingga peralatan industri.
Perusahaan memperkirakan XMC-2400 akan tersedia dalam array sel 2×4, di mana beberapa unit dapat ditumpuk untuk skalabilitas. Arsitektur sel ini memungkinkan jumlah sel bisa disesuaikan dengan aplikasi yang diinginkan. Selain itu, XMC-2400 juga akan tersedia dalam variasi ventilasi atas dan samping untuk integrasi yang beragam dalam berbagai bentuk. xMEMS Labs telah bekerja sama dengan TSMC sebagai vendor fabrikasi, sementara Bosch menjadi sumber lain. Sistem pendingin ini dijadwalkan akan diperkenalkan kepada pelanggan dan mitra utama pada September 2024 di acara di Shenzhen dan Taipei. Setelah itu, perusahaan berencana memberikan sampel kepada pelanggan mulai kuartal pertama tahun 2025.
Inovasi ini diharapkan dapat membawa perubahan signifikan dalam cara kita menggunakan perangkat seluler, menjadikan mereka lebih efisien dan nyaman, serta menjadi langkah besar dalam evolusi perangkat elektronik ke depan. Mendukung teknologi yang lebih kuat dan kompak tanpa mengorbankan performa membuat masa depan perangkat seluler semakin menarik.
