Компания Frore Systems представила на выставке MWC Shanghai 2024 твердотельную систему активного охлаждения AirJet Mini Sport, предназначенную для смартфонов, планшетов, экшен-камер и других устройств, которые испытывают потребность в дополнительном охлаждении, но не могут использовать традиционные решения.

Источник изображений: Frore Systems

AirJet Mini Sport — это особая версия ультразвуковой системы охлаждения AirJet Mini, которую отличает защита по стандарту IP68, что означает возможность погружать кулер на глубину более 1,5 м на 30 минут без потери работоспособности. Как и оригинальная версия, AirJet Mini Sport имеет габариты 27,5 × 41,5 × 2,5 мм при массе 7 граммов — она по-прежнему рассеивает 5,25 Вт тепла, создавая давление 1750 Па, потребляя 1 Вт энергии и производя до 21 дБА шума.

Новый вариант кулера предусматривает защиту от пыли и функцию самоочистки, что гарантирует его работоспособность в различных условиях, а терморецепция позволяет ему обеспечивать оптимальную производительность устройства, на котором он установлен, не допуская перегрева. Frore уверяет, что AirJet Mini Sport может дать смартфонам и экшен-камерам прирост производительности до 80 %.

Показатель TDP у чипов на современных смартфонах составляет от 3 до 10 Вт в зависимости от модели — у флагманских он, конечно, ближе к верхней границе диапазона. Очень скоро по достижении максимального значения TDP мобильные чипы начинают пропускать такты, и охлаждающая способность на 2,5–5 Вт поможет устройству дольше проработать на максимальной мощности, повысив общую производительность устройства.

Компания Frore Systems представила на выставке CES 2024 обновлённую версию своего компактного ультразвукового кулера AirJet Mini. Новый вариант AirJet Mini Slim сохранил производительность предшественника (AirJet Mini), но стал тоньше, немного легче и «умнее» — он может сам себя отчищать от пыли и следить за температурой.

Источник изображения: Frore Systems

Кратко напомним, что внутри кулеров AirJet от компании Frore Systems располагаются мембраны, которые вибрируя с ультразвуковой частотой создают всасывающую силу, которая втягивает воздух через пылезащитный фильтр. С высокой скоростью он направляется в нижнюю область на медный теплоотвод и выходит в боковую часть. Давление оказывается в десять раз выше, чем у вентилятора — 1750 Па. Ранее производитель выпустил несколько вариантов AirJet, включая компактную версию AirJet Mini.

Источник изображений здесь и ниже: Brad Chacos / IDG

Как и предшественник, новая версия ультразвукового кулера AirJet Mini Slim способна рассеивать до 5,25 Вт тепловой энергии (при температуре источника тепла 85 градусов и температуре окружающей среды 25 градусов Цельсия). AirJet Mini Slim имеет такие же размеры 27,5 × 41,5 мм, как и оригинальная модель AirJet Mini. В то же время толщина обновлённой модели сократилась с 2,8 до 2,5 мм, а вес — с 9 до 8 граммов.

Более значительным обновлением AirJet Mini Slim является интегрированная система самоочистки, которая создаёт реверсивный воздушный поток и убирает любую накопившуюся в фильтрах кулера пыль. Благодаря этому кулер способен постоянно поддерживать свою эффективность в охлаждении компонента, на который он установлен. В Frore Systems отмечают, что эта способность также может быть реализована в оригинальной модели кулера AirJet Mini. Иными словами, в AirJet Mini Slim эта функция, вероятно, реализована на программном уровне.

Также в AirJet Mini Slim появился сенсор Thermoception, который следит за температурными показателями и при необходимости корректирует эффективность охлаждения. Эта особенность может быть полезна для охлаждения устройств, которые не имеют собственных температурных сенсоров, например, SSD-контроллеров и чипов памяти.

Все улучшения AirJet Mini Slim служат двум целям: расширить потенциальную сферу применения подобных твердотельных кулеров и сделать их более адаптивными под нужды клиентов.

«Сокращение толщины на 0,3 мм кулера AirJet Mini Slim может оказаться очень полезным для тонких устройств, где в то же время требуется наличие эффективного охлаждения компонентов. AirJet Mini Slim способен значительно повысить эффективность охлаждения компонентов в таких устройствах, как ноутбуки без активных систем охлаждения, планшеты и смартфоны», — комментирует основатель и генеральный директор Frore Systems Сешу Мадхавапедди (Seshu Madhavapeddy).

Компания Frore, разработавшая ультразвуковые кулеры AirJet, продолжает экспериментировать с вариантами их применения. Сейчас производитель изучает использование кулера AirJet, а конкретно его более компактной версии AirJet Mini, в ноутбуках с пассивным охлаждением, то есть там, где изначально не предполагается использование традиционных воздушных систем охлаждения с вентилятором. В качестве кандидата на эту роль выступил 15-дюймовый MacBook Air на базе процессора Apple M2.

Источник изображений: The Verge / Sean Hollister

Ранее разработками Frore заинтересовалась компания OWC, выпустившая устройства хранения на базе NVMe-накопителей, оснащённых системами охлаждения AirJet, а также компания Zotac, выпустившая компактный неттоп с аналогичным кулером. Но в ноутбуках они пока что не появлялись.

AirJet представляет собой компактный прямоугольный блок, который устанавливается на процессор, чипсет или любой другой греющийся элемент. Для охлаждения используется воздушный поток. Он нагнетается не вращающимися лопастями вентиляторов, а вибрирующими с ультразвуковой частотой медными мембранами. В основе технологии лежит известный в авиации эффект натекания струи, который применяется в охлаждении реактивных двигателей. Воздух всасывается через прорези в верхней части блока AirJet, направляется на горячие компоненты системы, забирает от них тепло и выпускается через вентиляционные отверстия в корпусе ноутбука. Толщина AirJet составляет всего 2,8 мм. Это почти вдвое меньше типичной толщины вентиляторов для ноутбуков, которая составляет 5 мм.

Три AirJet и кастомный радиатор в составе MacBook Air 15

О ходе нового эксперимента Frore рассказали журналисты The Verge, побывавшие в тестовой лаборатории компании. По мнению инженеров компании, 15-дюймовый MacBook Air на базе процессора Apple M2 стал подходящей средой для оценки эффективности кулера AirJet Mini по одной простой причине: этот ноутбук не оснащается активной системой охлаждения. В то же время он является одним из самых тонких массовых лэптопов на рынке — его толщина составляет всего 11,5 мм.

Внутренняя сторона кастомного радиатора AirJet на фоне материнской платы MacBook Air 15

Специфическая конструкция 15-дюймового MacBook Air не предполагает использования каких-либо модификаций его системы охлаждения. Поэтому для интеграции в его состав даже такой тонкой системы охлаждения, как AirJet Mini, инженерам Frore пришлось сократить толщину задней крышки ноутбука на 0,3 мм с помощью фрезеровки. Кроме того, исключительно в рамках эксперимента из ноутбука пришлось демонтировать один динамик и антенну Wi-Fi.

Для установки AirJet в MacBook Air 15 у последнего пришлось немного уменьшить толщину задней крышки

В то же время Frore интегрировала в ноутбук не один, а сразу три кулера AirJet Mini, объединённых одним общим радиатором. По заявлению компании, каждый из AirJet Mini способен обеспечивать отвод 4,25 Вт тепловой энергии. Разработчик кулера также говорит, что AirJet в перспективе позволит создавать ещё более тонкие ноутбуки толщиной 9,5 мм. Но для этого необходимо, чтобы разработка таких ноутбуков изначально велась с учётом использования в их конструкциях подобных кулеров, чего, разумеется, не предполагалось в случае с MacBook Air 15.

AirJet в теории позволяет создавать ноутбуки толщиной всего 9,5 мм

По отдельности каждый кулер AirJet Mini потребляет всего 1 Вт энергии при работе и 0,1 или 0,2 Вт при бездействии. Однако журналисты The Verge отметили, что три объединённых AirJet Mini в составе MacBook Air 15 потребляют чуть больше 5 Вт энергии от порта USB-C самого ноутбука. По словам Frore, при среднестатистическом использовании ноутбука система охлаждения AirJet Mini будет включаться и работать от 10 до 15 % времени.

На практике оказалось, что чем дольше работает AirJet, тем очевиднее становятся его преимущества против оригинальной пассивной системы охлаждения MacBook Air 15. Даже во время первых тестов в бенчмарке Cinebench R23 и в игре Shadow of the Tomb Raider производительность ноутбука с этим кулером оказалась чуть выше, чем у MacBook Air без него. В игре с кулером ноутбук показал 29 FPS, а без — 28 FPS. Бенчмарк Xcode с кулером AirJet завершился за 172,7 секунды, а без него — за 178,2 секунды.

Только для эксперимента: кабель USB-C для питания трёх кулеров AirJet расположился на месте динамика MacBook Air 15

Спустя примерно полчаса в игровом тесте Shadow of the Tomb Raider частота кадров стандартного MacBook Air 15 упала до 22 FPS, а модифицированный вариант с AirJet показал частоту 27 кадров в секунду. Через 40 минут игрового теста на Mac без AirJet стали наблюдаться значительные «заикания» изображения. В свою очередь вариант с AirJet продолжал демонстрировать приемлемую производительность.

В Cinebench R23 после нескольких прогонов результат многопоточной производительности MacBook Air 15 с AirJet составил 8775 баллов, а без него — 8380. Согласно предоставленным данным мониторинга, система без кулера не могла поддерживать стабильно высокую частоту центрального процессора. Вместе с частотой снижалось и энергопотребление процессора M2 — просто потому, что это единственный способ охладить CPU в ноутбуке без активной системы охлаждения. По словам Frore, процессор M2 в составе MacBook Air 15 может работать на частоте 3,2 ГГц, но после 30 минут бенчмарка Cinebench R23 он автоматически замедлился до 2,8 ГГц.

Оранжевый: падение частоты и мощности Apple M2 со временем при продолжительных нагрузках.
Синий: стабильная работа Apple M2 с ультразвуковым охлаждением AirJet

Журналисты The Verge также подтвердили, что AirJet работает значительно тише привычного лопастного кулера. При этом его эффективность находится на уровне обычного вентилятора типичной системы охлаждения ноутбука. В то же время это не убеждает в том, что кулеры AirJet могут полностью вытеснить обычные воздушные системы охлаждения из мобильных ноутбуков. Подобные кулеры, скорее, позволяют экономить внутреннее пространство, например, для установки более ёмких батарей без увеличения толщины ноутбука.

Компании OWC и Frore Systems показали внешний твердотельный накопитель OWC Mercury Pro U.2 Dual ёмкостью 64 Тбайт с интерфейсом Thunderbolt 3. Ключевой особенностью новинки является применяемая в нём уникальная ультразвуковая система охлаждения AirJet Mini, разработанная Frore Systems и впервые использующаяся для охлаждения SSD.

Источник изображений: Frore Systems

Внешнее хранилище OWC Mercury Pro U.2 Dual выполнено в формфакторе 23,9 × 14,7 × 8,5 см и вмещает в себя восемь твердотельных NVMe-накопителей по 8 Тбайт каждый (размещённых в двух 3,5-дюймовых корзинах), что позволяет получить общий объём хранилища в 64 Тбайт. Для Mercury Pro U.2 Dual производитель заявляет скорость последовательной записи в 2700 Мбайт/с. Для подключения к компьютеру используется интерфейс Thunderbolt 3.

Каждый SSD в составе OWC Mercury Pro U.2 Dual оснащается своей собственной системой охлаждения AirJet Mini. Контакт системы охлаждения с твердотельным накопителем обеспечивается медным теплообменником и термопрокладкой. Размеры каждого блока AirJet Mini составляют 27,5 × 41,5 мм при толщине всего 2,8 мм. При этом система охлаждения способна рассеивать 5 Вт тепловой мощности. Обеспечивается это находящейся внутри каждого AirJet Mini мембраны, которая вибрируют с ультразвуковой частотой и создаёт всасывающую силу, втягивающую воздух через пылезащитный кожух. С высокой скоростью воздух направляется в нижнюю область на медный теплоотвод и выходит в боковую часть.

Благодаря возможностям охлаждения AirJet Mini хранилище способно рассеивать в общей сложности 40 Вт тепла. Если бы для такого же потенциала охлаждения использовались обычные вентиляторы, корпус хранилища должен был бы быть значительно толще, чтобы вместить дополнительное оборудование.

В ассортименте Frore Systems также имеются модели систем охлаждения AirJet Pro, способные рассеивать до 10 Вт тепловой энергии, что гораздо выше эффективности традиционных систем охлаждения для SSD. Изначально Frore Systems рекламировала свои AirJet Mini и Pro как решения для охлаждения CPU и SoC, но в данном случае производитель адаптировал их для твердотельных накопителей.