Los chips de refrigeración Radical AirJet pueden duplicar el rendimiento de una computadora portátil

Los ventiladores mantienen frescas las patatas fritas. La mayoría de los consumidores lo saben, ya sea que hayan abierto su computadora portátil o hayan escuchado el silbido de un ventilador. Pero una startup involucrada con Intel está utilizando chips para mantener fríos los microprocesadores, aumentando enormemente el rendimiento y cambiando el diseño de las computadoras portátiles para siempre.

Frore Systems está fabricando dos chips, el AirJet Mini y el AirJet Pro, que se conectarán al procesador de una computadora portátil en lugar de un tubo de calor o un ventilador. Ambos chips enfrían de forma activa, pero casi silenciosa, la CPU del portátil, suministrando más presión de aire pero menos ruido acústico que un ventilador convencional, según ejecutivos de la empresa. Pero es la ventaja de rendimiento general: ¡hasta el doble! - que te importará.

Este es el argumento detrás del AirJet: "Muy a menudo, es la capacidad de la solución térmica la que dicta qué tan bueno es el rendimiento que se obtiene de un dispositivo", dijo el Dr. Seshu Madhavapeddy, director ejecutivo de Frore.

Prácticamente todos los procesadores incluyen sensores térmicos que “estrangulan” el chip para evitar el sobrecalentamiento. Al mismo tiempo, los procesadores están diseñados para sobrecalentarse; Al poner el chip en modo “turbo” overclockeado, tanto los chips de escritorio como los de portátiles superarán esas limitaciones térmicas para ofrecer un breve período de mayor rendimiento. Sin embargo, una vez transcurrido ese período (a veces conocido como “tau”), el procesador vuelve a bajar a lo que generalmente consideramos su velocidad nominal, o PL1.

Lo que Frore y el AirJet Mini y Airjet Pro están diseñados para hacer es extender ese período "tau". En el caso de una computadora portátil basada en Arm, Frore cree que tau se puede extender indefinidamente. Al combinar el procesador con cuatro AirJet Minis, un chip Arm de 1,8 GHz funcionará a su velocidad aumentada de 3,5 GHz “para siempre”, dijo Madhavapeddy. Los AirJet Pro, diseñados para portátiles X86, tienen un efecto similar: un chip que podría aumentar a 4,8 GHz podría reducirse a un nuevo PL1 de 2,1 GHz, en lugar de los 1,4 GHz normales que obtendrías usando un par de ventiladores convencionales.

Sistemas frontales

Los chips AirJet de Frore utilizan una combinación de principios de resonancia fluídica, acústica y eléctrica para aspirar aire frío desde la parte superior del chip y empujarlo hacia los lados a aproximadamente la misma temperatura del calor proveniente de la superficie del procesador de la computadora portátil. Luego le corresponde al fabricante de la computadora portátil ventilar ese calor al exterior.

Todo se reduce a simple: al ejecutar un procesador en modo turbo durante más tiempo, el rendimiento de la computadora portátil puede aumentar dramáticamente. O, como dice el propio Frore: "AirJet duplica el rendimiento del procesador".

Las computadoras de escritorio utilizan una variedad de técnicas para enfriar chips y extender el tiempo tau: radiadores y refrigeradores, ventiladores grandes e incluso refrigeración por agua a través de varias mangueras. Pero una caja de escritorio ofrece el espacio físico para que esas soluciones sean viables. Las computadoras portátiles y las tabletas tienen mucho espacio limitado, lo que hace que estas soluciones sean mucho menos prácticas. Por eso el AirJet de Frore es tan interesante.

"El calor es, con diferencia, el mayor obstáculo que debemos superar en la informática", dijo Patrick Moorhead, analista jefe de Moor Insights & Strategy y ex ejecutivo de AMD, en un comunicado. “El hardware sometido a estrés térmico no funciona de manera óptima y las soluciones térmicas actuales se quedan cortas. Creo que Frore Systems ha reinventado la tecnología térmica con su chip AirJet que duplica la eliminación activa de calor con una solución más delgada y silenciosa que proporciona un mayor rendimiento”.

Los chips Frore AirJet funcionan succionando aire a través de la parte superior del chip en su interior, donde se intercambia el calor y luego se ventila hacia los lados del chip. Para crear la succión, Frore colocó membranas vibratorias dentro del chip, que resuenan a decenas de micrones de amplitud. Según Madhavapeddy, las membranas resuenan en lo que él llama "resonancia estructural", para crear la máxima vibración utilizando la menor cantidad de energía. Los sensores en el chip ajustan dinámicamente la frecuencia de resonancia a medida que cambia la temperatura, añadió. Frore afirma que el calor transferido está cerca de la saturación, extrayendo la mayor cantidad de calor posible del propio procesador. (Depende del fabricante de la computadora portátil ventilar el aire caliente al mundo exterior).

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"A medida que [las membranas] vibran, aspiran aire desde la parte superior; crean la fuerza de succión que automáticamente atrae el aire desde la parte superior hacia el chip", dijo Madhavapeddy. “Y luego el aire es empujado hacia abajo, como si fuera un colador en el fondo de la cavidad. Y es como un cabezal de ducha, por lo que el aire pasa por la parte superior y es empujado hacia abajo a través de este tamiz... Y estos chorros [de ducha] inciden en el disipador de calor de cobre en la parte inferior. La transferencia de calor ocurre cuando estos chorros de aire pulsantes golpean el disipador de calor de cobre. Extraen calor del disipador de calor de cobre con una eficiencia muy alta y luego el aire sale”.

Todo esto sucede en un chip que tiene sólo 2,8 mm de grosor, añadió Madhavapeddy.

Madhavapeddy afirmó que los chips AirJet ofrecen más de diez veces la presión de un ventilador típico de computadora portátil, mientras caen por debajo del piso acústico (21 a 24 dBA) de una solución "silenciosa". Debido a la alta contrapresión, dijo, los orificios de entrada se pueden cubrir con un material resistente al agua y al polvo IP68, lo que permite al fabricante de computadoras portátiles evitar que el polvo y otras partículas cubran el interior de una computadora portátil.

"Una gran ventaja... es el funcionamiento de tu computadora portátil cuando la colocas sobre una almohada o sobre un colchón", dijo Madhavapeddy. “En una computadora portátil típica, las rejillas de ventilación están en la parte inferior de la computadora portátil. Verás muchos agujeros en la parte inferior de casi todos los portátiles. Y si lo colocas sobre un escritorio, está bien porque tienen pequeñas pilas para levantar un poco el cuaderno y dejar un espacio, y el aire puede pasar a través del espacio a través de las rejillas de ventilación en la parte inferior del cuaderno. Los ventiladores. Pero cuando lo colocas sobre una almohada o un colchón, todas esas paredes se bloquean y los ventiladores se ahogan. Como resultado, no obtienes el beneficio del ventilador”.

"Eliminamos completamente ese problema porque, en nuestro caso, no es necesario tener ningún respiradero en la parte inferior", añadió Madhavapeddy.

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En este momento, la solución MiniJet está dirigida a dispositivos móviles: computadoras portátiles, tabletas y cascos de realidad virtual. La próxima generación, diseñada para ser más delgada y liviana, apuntará a los teléfonos inteligentes, dijo Madhavapeddy.

Aunque Frore fabrica sus chips en una fábrica en Taiwán, la empresa utiliza una variedad de técnicas de diversas industrias (desde la fabricación de paneles planos hasta la aeroespacial) para fijar la membrana vibratoria al anclaje.

Madhavapeddy dijo que Intel está trabajando con Frore para explorar cómo la tecnología AirJet podría mejorar sus propios chips. Sin embargo, no está claro cuánto agregará esta solución al costo de una computadora portátil o un procesador para computadora portátil. "Somos competitivos en relación con el valor que ofrecemos", afirmó Madhavapeddy. "Estamos comprometidos con varios fabricantes de equipos originales y esperamos ver productos en el mercado en 2023".

Según Intel, las dos empresas están involucradas en una "colaboración de ingeniería" diseñada para mejorar el rendimiento de las computadoras portátiles Evo de Intel, que están codiseñadas con los propios fabricantes de computadoras portátiles. Intel, Frore y determinados fabricantes de PC están trabajando juntos para implementar conjuntamente la tecnología MiniJet y ayudar a Frore a llevarla al mercado.

"La misión de Intel con Intel Evo es unir el ecosistema de PC abierto para ofrecer las mejores experiencias de portátiles posibles que la gente desea", dijo Josh Newman, vicepresidente y director general de plataformas móviles de Intel, en un comunicado. “Diseñar diseños de portátiles delgados, ligeros y elegantes que ofrezcan un gran rendimiento sin dejar de ser frescos y silenciosos es fundamental para esa misión. La tecnología AirJet de Frore Systems ofrece un enfoque nuevo y novedoso para ayudar a lograr estos objetivos de diseño de nuevas maneras e Intel está entusiasmado con la colaboración de ingeniería con Frore Systems para ayudar a preparar su tecnología para futuras computadoras portátiles Intel Evo”.

Una portavoz de Intel dijo por correo electrónico que no existe ningún acuerdo financiero más allá de un acuerdo de desarrollo. El año pasado, Intel ayudó a Frore a implementar prototipos de chips en portátiles reales, ayudó a establecer objetivos de ingeniería como el ruido del ventilador y la temperatura de la piel, rediseñó parte de la arquitectura de la placa base circundante, invitó a ingenieros de Frore al laboratorio de Intel en Bangalore para depurar y ajustar, y brindó “ Guía práctica” para ayudar a Frore a trabajar con más fabricantes de hardware a través de diseños y prototipos mejorados.

En este punto, no está claro cuánto costo agregará el AirJet a una computadora portátil, o en qué cantidades se pueden fabricar AirJets. ¿AMD se registrará para utilizar la tecnología? ¿Surgirá un competidor de AirJet? Todas estas preguntas eventualmente tendrán respuesta. Pero el hecho es que Frore y su tecnología AirJet son una de las incorporaciones más interesantes a las computadoras portátiles y PC en años.

Aclaración: Una cita de Madhavapeddy fue mal transcrita. Desde entonces se han corregido dos palabras: "tamiz" en lugar de "mar" y "chorros" en lugar de "respiraderos".

Como editor senior de PCWorld, Mark se centra en las noticias de Microsoft y la tecnología de chips, entre otros temas. Anteriormente escribió para PCMag, BYTE, Slashdot, eWEEK y ReadWrite.