최근 구글 제미나이 나노나 애플 인텔리전스처럼 대규모 언어 모델 및 개인 AI를 스마트폰에 통합하려는 움직임이 강해지고 있다. 이로 인해 장치 냉각 기술에 대한 수요가 높아지고 있으며 미국 반도체 개발 기업 xMEMS가 스마트폰이나 태블릿과 같은 장치에 탑재 가능한 냉각 칩을 개발했다.
스마트폰 대부분은 노트북 등과 달리 팬과 같은 능동 냉각 시스템을 사용하지 않고 히트싱크를 통한 열 방출을 사용하는 수동 냉각 시스템에 의존하고 있다. 실제로 삼성전자 갤럭시 S24는 베이퍼 챔버라는 기술을 도입하고 있으며 아이폰15 프로는 대형 히트스프레더를 사용해 열 문제를 해결하고 있다.
최근 스마트폰은 AI 통합 외에도 3D 게임 실행, 동영상 편집, 5G 네트워크 사용 등이 가능하도록 다수 프로세서 코어와 온보드 메모리를 탑재하고 있다. 하지만 스마트폰이 고성능화됨에 따라 일정 온도에 도달하면 성능이 제한되는 스로틀링 현상이 발생하기 쉬워졌다. 이를 해결하기 위해 과학자는 스마트폰 냉각 시스템을 더 강력한 능동 냉각 시스템으로 발전시키기 위한 기술 개발을 진행해왔다.
이번에 xMEMS가 개발한 XMC-2400 칩은 두께가 불과 1mm로 스마트폰이나 태블릿 등 다양한 장치에 탑재할 수 있다. xMEMS에 따르면 XMC-2400은 측면 또는 상단에 통풍구가 있으며 최소한의 전력으로 초당 39m3 공기를 교환할 수 있다. 또 기존 팬과 달리 전기가 가해지면 재료 부피가 변하는 압전 효과를 활용한 압전 MEMS 트랜스듀서를 사용한 게 특징이다. 이 트랜스듀서는 초음파 주파수로 진동하여 공기 펄스를 생성하고 이를 통해 기류를 만들어낸다.
XMC-2400에는 측면에 통풍구가 있는 XMC-2400-S 사이드 벤팅(Side Venting)과 상단에 통풍구가 있는 XMC-2400 탑 벤팅(Top Venting) 2가지 종류가 있다. XMC-2400-S 사이드 벤팅은 수동 냉각 시스템에서 방출된 열을 흡수해 외부로 방출하고 XMC-2400 탑벤팅은 본체 슬릿을 통해 공기를 흡입해 프로세서나 메모리와 같은 발열 부품에 직접 차가운 바람을 불어넣어 냉각한다.
xMEMS는 XMC-2400을 탑재해 코어 컴포넌트에서 스로틀링이 발생할 확률이 줄어들고 스마트폰 표면 온도가 낮아져 애플리케이션 성능이 향상될 것이라고 설명했다.
xMEMS CEO 조셉 장(Joseph Zhang)은 XMC-2400은 모바일 컴퓨팅의 중요한 시기에 등장했다며 최근 장치는 작고 얇아져서 XMC-2400이 출시되기 전까지는 스마트폰이나 태블릿을 위한 능동 냉각 솔루션이 개발되지 않았다고 말했다.
xMEMS에 따르면 XMC-2400은 2025년 초 스마트폰 제조업체에 샘플 출하가 시작되고 상용 스마트폰에 탑재되는 시점은 2026년이 될 예정이다. 관련 내용은 이곳에서 확인할 수 있다.