把做芯片的曝光机技术用来做「散热风扇」,笔电或掌机散热手段还可以这么「极限」

把做芯片的曝光机技术用来做「散热风扇」,笔记本或掌机散热手段还可以这么「极限」

对大众的印象而言,曝光机是非常高阶的机械,常和芯片生产绑在一起提起。 然而,曝光机其实就是一台非常精确的雕刻机,既然能雕刻芯片,理所当然地还能雕刻些其他零组件。 比如说散热器。

把做芯片的曝光机技术用来做「散热风扇」,笔记本或掌机散热手段还可以这么「极限」

在2023年的美国国际消费类电子产品展览会(CES)上,一家名叫 Frore Systems 的公司,展示他们「划时代」的 Airjet 散热器。 接下来将会用大篇幅跟大家解释,谈谈这个看似不起眼却真的引人注目的小家伙。

看见这小家伙的第一眼,你可能会觉得就是个平平无奇的铜片均热板,然而它千真万确地内建一个「风扇」的散热器,这个风扇也是运用曝光机所生产! 然而这是怎么做到的?

图片来自ROHM官网▲ 图片来自ROHM官网

整个故事,需先解释打火机里的那个可以电人的点火装置-压电元件。 这种晶体透过形状的变化和电压互相转换,当晶体受到挤压时,形状发生变化,这时就会产生电压; 反之就称为逆压电现象,给压晶体管施加一个外加的电压,它也会产生形状变化。

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运用这个原理,我们施加电力给这个片状的压电元件,透过来往的电压驱动而产生震动,就形成一个压电风扇。 然而普通大小的压电风扇并无甚么帮助,因为它风量小,风速低,甚至需要四周完全空旷,才能起风。 它唯一的优点就是,能运用在不能使用电动机或是需要避免维修的情境。

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但这个压电风扇,结合了曝光机的技术,一切就完全不同。 Frore Systems 在一整片压电组件上,用曝光机雕刻成成千上万个微小的压电风扇,甚至还有配套的电路和风道。

 AirJet Mini 尺寸为 27.5×41.5×2.8mm,小小一片大概只跟 10 元硬币相仿。▲ AirJet Mini 尺寸为 27.5×41.5×2.8mm,小小一片大概只跟 10 元硬币相仿。

由于现在 Airjet 的内部细节仍然是商业机密,所以只能和大家分享一下最终效果,压电风扇超低功耗免维护的优点持续保留,在缺点方面的风速和风量问题却大大改善。

根据 Frore Systems 的官方说法,其风扇的风速能达到 时速200kph(等同于55.56m/s),这个风速根据中央气象局对于台风分级的划分,其台风中心风速达到每秒51米以上可被称为「强烈台风」。

强劲的风速与散热片充分接触,在相同散热面积下,其散热效果是传统散热器的五倍。 根据Frore Systems展示,只要三片Airjet Mini,就可以压住一台 15W笔记本电脑的处理器,其表现甚至超越原厂风扇。

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因为没有传统机械组件,整套散热系统可以做到免维护,也减少进气口滤网需要清理的烦恼。 在这个电子产品性能被散热困住的时代,Airjet的出现可说是散热革命。 在麻雀虽小,五脏俱腑,但这些内脏还要更小的时代,我们终于有可靠又好携带的散热方式。 不须担心体积大、容易积累灰尘、发出噪音的涡轮风扇,甚至运用水冷却有漏液的疑虑,更不需要半导体散热的制冷晶片,成本又高。

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这种类型的曝光机雕刻散热风扇,特别是在高强度游戏的掌机领域,势必能带来极大的起色与改变。 不久华硕新发布的ROG ALLY掌机,搭载的AMD Z1 Extreme 处理器在 15 W 下表现相当良好。

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但为了散掉这些绝佳处理起的热量,它的涡轮散热占用的空间,可以说和电池不相上下。 倘若,今天占空间的涡轮风扇改为轻薄的Airjet ,它能够为ROG ALLY腾出多少空间,减少多少重量以提升其他的能力甚至是电池的续航力呢?

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其实科技产品搭上半导体产业的制程手法来加工传统机械零件已经行之有年,这类型的微缩机械有一个专有名称微机电系统(MEMS)。 这个产业已经非常成熟,例如平时使用的手机零件,就有一大堆类似的微缩机械。

例如MEMS麦克风和喇叭、自动旋转屏幕的重力传感器、检测移动和震动的陀螺仪和加速度计,以及wifi的收发系统等等,这些过去的建造都建立在大尺度的空间,然而现在只需要在小小的结构中就能实现。

机械式陀螺仪▲ 机械式陀螺仪

虽然用曝光机进行极小尺度的雕刻已经不稀奇,但Airjet的诞生却对整个MEMS行业来说,显示着一个想象力大爆发的时代来临。

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