對大眾的印象而言,曝光機是非常高階的機械,常和晶片生產綁在一起提起。然而,曝光機其實就是一台非常精確的雕刻機,既然能雕刻晶片,理所當然地還能雕刻些其他零組件。比如說散熱器。
在2023年的美國國際消費類電子產品展覽會(CES) 上,一家名叫 Frore Systems 的公司,展示他們「劃時代」的 Airjet 散熱器。接下來將會用大篇幅跟大家解釋,談談這個看似不起眼卻真的引人注目的小傢伙。
看見這小傢伙的第一眼,你可能會覺得就是個平平無奇的銅片均熱板,然而它千真萬確地內建一個「風扇」的散熱器,這個風扇也是運用曝光機所生產!然而這是怎麼做到的?
整個故事,需先解釋打火機裡的那個可以電人的點火裝置-壓電元件。這種晶體透過形狀的變化和電壓互相轉換,當晶體受到擠壓時,形狀發生變化,這時就會產生電壓;反之就稱為「逆壓電現象」,給壓電晶體施加一個外加的電壓,它也會產生形狀變化。
運用這個原理,我們施加電力給這個片狀的壓電元件,透過來往的電壓驅動而產生震動,就形成一個壓電風扇。然而普通大小的壓電風扇並無甚麼幫助,因為它風量小,風速低,甚至需要四周完全空曠,才能起風。它唯一的優點就是,能運用在不能使用電動機或是需要避免維修的情境。
但這個壓電風扇,結合了曝光機的技術,一切就完全不同。Frore Systems 在一整片壓電元件上,用曝光機雕刻成成千上萬個微小的壓電風扇,甚至還有配套的電路和風道。
由於現在 Airjet 的內部細節仍然是商業機密,所以只能和大家分享一下最終效果,壓電風扇超低功耗免維護的優點持續保留,在缺點方面的風速和風量問題卻大大改善。
根據 Frore Systems 的官方說法,其風扇的風速能達到 時速200kph(等同於55.56m/s),這個風速根據中央氣象局對於颱風分級的劃分,其颱風中心風速達到每秒51公尺以上可被稱為「強烈颱風」。
強勁的風速與散熱片充分接觸,在相同散熱面積下,其散熱效果是傳統散熱器的五倍。根據Frore Systems展示,只要三片Airjet Mini,就可以壓住一台 15W筆記型電腦的處理器,其表現甚至超越原廠風扇。
因為沒有傳統機械元件,整套散熱系統可以做到免維護,也減少進氣口濾網需要清理的煩惱。在這個電子產品性能被「散熱」困住的時代, Airjet的出現可說是「散熱革命」。在麻雀雖小,五臟俱腑,但這些內臟還要更小的時代,我們終於有可靠又好攜帶的散熱方式。不須擔心體積大、容易積累灰塵、發出噪音的渦輪風扇,甚至運用水冷卻有漏液的疑慮,更不需要半導體散熱的製冷晶片,成本又高。
這種類型的曝光機雕刻散熱風扇,特別是在高強度遊戲的掌機領域,勢必能帶來極大的起色與改變。不久華碩新發佈的ROG ALLY掌機,搭載的AMD Z1 Extreme 處理器在 15 W 下表現相當良好。
但為了散掉這些絕佳處理起的熱量,它的渦輪散熱佔用的空間,可以說和電池不相上下。倘若,今天占空間的渦輪風扇改為輕薄的Airjet ,它能夠為ROG ALLY騰出多少空間,減少多少重量以提升其他的能力甚至是電池的續航力呢?
其實科技產品搭上半導體產業的製程手法來加工傳統機械零件已經行之有年,這類型的微縮機械有一個專有名稱「微機電系統(MEMS)」。這個產業已經非常成熟,例如平時使用的手機零件,就有一大堆類似的微縮機械。
例如MEMS麥克風和喇叭、自動旋轉螢幕的重力感測器、檢測移動和震動的陀螺儀和加速度計,以及wifi的收發系統等等,這些過去的建造都建立在大尺度的空間,然而現在只需要在小小的結構中就能實現。
雖然用曝光機進行極小尺度的雕刻已經不稀奇,但Airjet的誕生卻對整個MEMS行業來說,顯示著一個想像力大爆發的時代來臨。
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