Eines der größten Probleme, mit denen Gerätehersteller heute konfrontiert sind, ist die Überhitzung der Hardware. Die Chips in PCs erzeugen Wärme, die – wenn sie sich ansammelt – die Leistung erheblich beeinträchtigt. Die Kühlung ist weniger eine Herausforderung, wenn der Platz nicht knapp ist. Da der Markt jedoch nach immer dünneren Notebooks und sogenannten Ultraportables drängt, stehen die Hersteller vor der Wahl: Kompromisse beim Design oder bei der rohen Rechenleistung.
Seshu Madhavapeddy und Surya Ganti hoffen, eine dritte Option mit Hardware präsentieren zu können, die sie in ihrem vier Jahre alten Startup entwickelt haben. Frösche Systeme. Der mikroelektromechanische Chip mit dem Namen AirJet und einem Gewicht von nur 11 Gramm am unteren Ende kann angeblich eine verbesserte Wärmeleistung liefern, indem er aktiv Wärme von Prozessoren abführt.
„Bis jetzt haben Hersteller antiquierte thermische Lösungen wie mechanische Lüfter in Notebooks, Tablets und anderen Verbrauchergeräten verwendet, um Wärme abzuleiten. Diese unzureichenden thermischen Lösungen führen zu einer Überhitzung der Geräte“, sagte Madhavapeddy in einem E-Mail-Interview mit Tech. „Um dem entgegenzuwirken, haben die Hersteller eine ausfallsichere Funktion entwickelt, die eine Überhitzung verhindert, indem sie den Prozessor nach nur wenigen Sekunden Betrieb verlangsamt. Dies bedeutet, dass Verbraucher nie wirklich die volle Prozessorleistung erhalten, für die sie bezahlen. Die AirJet-Chips von Frore Systems setzen die volle Prozessorleistung frei, indem sie die aktive Wärmeabfuhr revolutionieren.“
Madhavapeddy und Ganti teilen eine lange Geschichte in der Mobilgeräte- und Halbleiterindustrie. Madhavapeddy war fünf Jahre lang General Manager der Smartphone-Sparte von Texas Instruments, danach leitete er die Produkt- und Technologieabteilung bei Samsung Mobile, Samsungs Tochtergesellschaft für mobile Geräte. Ganti war sieben Jahre lang Forschungswissenschaftler bei General Electric, wo er „nanotexturierte“ Oberflächen und Algorithmen zur Vorhersage der Zuverlässigkeit elektromechanischer Systeme entwickelte.
Madhavapeddy und Ganti lernten sich bei Qualcomm kennen, als sie gemeinsam am Geschäft mit Ultraschall-Fingerabdrucksensoren des Unternehmens arbeiteten. Madhavapeddy sagt, dass sie beide von den ihrer Meinung nach „erheblichen“ Einschränkungen inspiriert wurden, die die Wärmeerzeugung des Prozessors für die Geräteleistung verursacht, und beschlossen, ihre Köpfe zusammenzustecken, um die Herausforderung zu lösen.
In Hochsprache beschreibt Madhavapeddy den AirJet – der sich seit vier Jahren in der Entwicklung befindet – als einen „Solid-State“-Chip, der einen „pulsierenden“ Luftstrom zur Kühlung von Computerteilen nutzt. Mehrere Patente eingereicht von der firma ziehen sie die vorhänge etwas zurück. AirJet, das über der Hardware sitzt, die es kühlen soll, ist 2,8 mm dick und besteht aus flexiblen, biegsamen Polymermaterialien. Es enthält piezoelektrische Schichten und Elektroden, die übereinander gestapelt und um eine zentrale Öffnung herum angeordnet sind. (Piezoelektrische Materialien erzeugen Strom, wenn sie komprimiert oder mechanisch belastet werden.) Eine mit den piezoelektrischen Schichten gekoppelte Membran bedeckt die zentrale Öffnung, vibriert und bläst Luft über die zu kühlende Hardware, wenn eine Spannung an die Elektroden angelegt wird.
Pulsierende Heatpipes sind keine völlig neue Idee. Sie wurden bereits 1990 konzipiert geprüft in verschiedenen Serverdesigns für Rechenzentren in den letzten 20 Jahren und vorgeschlagen in akademisch Papiere für Anwendungsfälle wie Telefonkühlkörper.
Bildnachweis: Frösche Systeme
Aber Madhavapeddy argumentiert, dass die Technologie von Frore im Gegensatz zu vielen der bisher auf den Markt gebrachten Designs marktreif ist. Er empfiehlt AirJet als Lösung für Telefone, PCs und Tablets, die sonst zu dünn sind, um in traditionelle aktive Kühlsysteme wie Lüfter zu passen.
„AirJet-Chips sind skalierbar, was bedeutet, dass mehrere Chips problemlos in Geräte integriert werden können, um Prozessoren geräuschlos zu kühlen, was zu erheblichen Leistungssteigerungen führt“, sagte Madhavapeddy. „AirJet-Chips können auch als thermische Lösung in staubdichten Geräten verwendet werden, da sie im Gegensatz zu Lüftern stark genug sind, um Luft durch den IP68-Luftfilter zu ziehen, der verwendet wird, um Geräte staubdicht zu machen.“
Während Frore behauptet, mit „fünf der zehn weltweit führenden Gerätehersteller“ zusammenzuarbeiten und erwartet, dass seine ersten AirJet-Chips im ersten Quartal 2023 ausgeliefert werden, ist es noch zu früh, um zu sagen, ob die Technologie des Startups halten wird, was sie verspricht. Madhavapeddy sagt, dass AirJet im Vergleich zu lüfterbasierter Kühlung eine ungefähr „2x“-Steigerung der Prozessorleistung liefern kann, aber die vage Metrik berücksichtigt nicht die große Variation in Lüftergröße, Konfiguration und Gehäuse. Abgesehen davon ist unklar, ob Frore AirJet-Einheiten in dem für den Verbrauchermarkt erforderlichen Umfang produzieren kann und ob das Unternehmen Hersteller überzeugen kann, die in alternative Kühlsysteme investiert haben, wie z Wasserkühlen und Dampfkammernzu einem völlig anderen Ansatz zu schwenken.
Frore hat jedoch Vertrauensvoten von Titanen in der Chipindustrie, darunter Qualcomms Venture-Arm Qualcomm Ventures, der neben Mayfield, Addition und Clear Ventures eine Investition von 100 Millionen US-Dollar in das Startup leitete. Intel ist ein Kunde; Das Unternehmen plant, mit Frore zusammenzuarbeiten, um AirJet in zukünftige Laptops in seinem zu integrieren Evo Hardware-Referenzplattform.
„Intels Mission mit Intel Evo ist es, das offene PC-Ökosystem zu vereinen, um die bestmöglichen Laptop-Erlebnisse zu liefern, die die Menschen wollen. Die Entwicklung dünner, leichter und eleganter Laptop-Designs, die eine hervorragende Leistung bieten und gleichzeitig kühl und leise bleiben, ist die Grundlage dieser Mission“, sagte Josh Newman, VP und GM von Intel für mobile Plattformen, in einer Pressemitteilung. „Die Airjet-Technologie von Frore Systems bietet einen neuen und neuartigen Ansatz, um diese Designziele auf neue Weise zu erreichen.“
Aber was ist mit dem rückläufigen PC-Markt und der Nachfrage nach PC-Teilen? (Nach Laut Gartner gingen die weltweiten PC-Lieferungen im 3. Quartal 2022 im Vergleich zum Vorjahr um fast 20 % zurück.) Während Madhavapeddy einräumte, dass dies Auswirkungen auf das Geschäft von Frore haben könnte, schien er zuversichtlich, dass die wachsenden Partnerschaften von AirJet Liefermengenausfälle in jedem einzelnen Segment ausgleichen werden .
„Die Pandemie hat das Wertversprechen für AirJet erhöht. Die Welt ist zunehmend mobil geworden und auf Geräte angewiesen, um sowohl am Arbeitsplatz als auch zu Hause in Verbindung zu bleiben … Wir gehen nicht davon aus, dass sich die allgemeine Verlangsamung der Technologie negativ auf Frore auswirken wird“, fuhr Madhavapeddy fort. „Selbst wenn die Nachfrage nach Verbrauchergeräten nachlässt, wird in einem Markt, in dem Hersteller erbittert um Verbraucherausgaben und Marktanteile konkurrieren, die Fähigkeit, ihre Geräte durch überlegene Prozessorleistung zu differenzieren, die Nachfrage nach dem AirJet-Produkt sicherstellen. Dies spiegelt sich im Kundeninteresse und der Nachfrage nach AirJet wider.“
Frore hat seinen Hauptsitz in San Jose, beschäftigt 75 Mitarbeiter und hat bis heute 116 Millionen US-Dollar gesammelt. Madhavapeddy sagt, dass ein Teil des Kapitals bereits in neue AirJet-Generationen fließt, die weitere Leistungssteigerungen liefern werden (so behauptet er zumindest).