Präzise Temperaturregelung und schnelle Reaktionszeit: Kompakte, hocheffiziente Kühllösungen optimieren die Geräteleistung
Anfang 2026 offenbarte die CES zwei zentrale Trends bei KI-Endgeräten: eine signifikante Steigerung der Rechenleistung integrierter KI und die zunehmende Verbreitung von Geräten mit physischer KI (verkörperter Intelligenz). Ob es sich um die neuen mobilen Plattformen von Chipherstellern wie Qualcomm und MediaTek oder die von zahlreichen Marken präsentierten AR-Brillen, intelligenten Fahrzeuge und Roboter handelt – sie alle stellen höhere Anforderungen an die Wärmemanagement-Technologie.
Diese Trends deuten alle auf eine zentrale Anforderung hin: Kühlsysteme müssen effizienter, kompakter und intelligenter werden.
Ohne ein optimales Wärmemanagement können selbst die leistungsstärksten Chips ihre Leistungsfähigkeit nicht über längere Zeit aufrechterhalten.
Das von BESTAR entwickelte mikrofluidische Kühlsystem ist eine innovative Lösung, die genau dieser Herausforderung der Branche gerecht wird. Das System bietet zwei aktive Kühllösungen: Flüssigkeitskühlung und Luftkühlung, die beide auf piezoelektrischer Keramiktechnologie (PZT) basieren.
Das Herzstück des mikrofluidischen Flüssigkeitskühlungssystems mit aktivem Wärmemanagement ist ein hocheffizienter, geschlossener Kreislauf, der von einer PZT-Mikropumpe angetrieben wird. Das System nutzt den inversen piezoelektrischen Effekt von piezoelektrischen Keramikfolien (PZT). Unter Wechselstrom werden präzise Vibrationen erzeugt, die die koordinierte Funktion der Pumpenkammer und der Ventile steuern und so das periodische Ansaugen und Ausstoßen des Arbeitsmediums ermöglichen. Das Medium zirkuliert kontinuierlich durch durch Verklebung gebildete Mikrokanäle, transportiert die von der Wärmequelle erzeugte Wärme effizient in den Kühlbereich und sorgt für eine gleichmäßige Wärmeabfuhr über den Flüssigkeitskühlfilm. Dies ermöglicht letztendlich eine präzise Temperaturregelung, schnelle Kühlung und eine gleichmäßige Oberflächentemperatur.
Tests mit Wärmebildkameras zeigen, dass das System die Temperatur der Wärmequelle innerhalb von 2 Sekunden um etwa 10 °C senken, innerhalb von 20 Sekunden eine kumulative Temperaturabsenkung von rund 16 °C erreichen und die Oberflächentemperaturdifferenz in einem Bereich von 1,5 °C kontrollieren kann.
Die Luftkühlungslösung nutzt den inversen piezoelektrischen Effekt, der durch piezoelektrische Keramikfolien unter hochfrequentem Wechselstrom erzeugt wird. Dieser versetzt Metalllamellen in hochfrequente Vibration (≥ 20.000 Schwingungen pro Sekunde). Da kein herkömmlicher Motor benötigt wird, arbeitet das Verfahren geräuscharm und ist frei von elektromagnetischen Störungen. Die Vibration der Lamellen erzeugt starke Luftdruckschwankungen, die effizient kühle Luft ansaugen und einen gerichteten Hochgeschwindigkeits-Luftstrahl formen. Dieser trifft präzise auf die Wärmequelle des Chips und erzielt so eine erzwungene Konvektionskühlung im Zentimeterbereich.
Die Umsetzung dieser komplexen Prinzipien in praktische und hocheffiziente Kühlvorrichtungen ist alles andere als einfach. Sie erfordert ein tiefes Verständnis der Reaktionseigenschaften piezoelektrischer Materialien, eine präzise Steuerung der Schwingungsmoden und die gemeinsame Optimierung des Strukturdesigns sowie hervorragende Systemintegrationsfähigkeiten.
Aktuell wird die mikrofluidische Kühltechnologie von BESTAR erfolgreich in verschiedenen Bereichen eingesetzt, darunter Unterhaltungselektronik, Powerbanks, intelligente Fahrzeuge und tragbare Gesundheitsgeräte, was ihre ausgereiften branchenübergreifenden Lösungsfähigkeiten unterstreicht.
Diese Technologie bietet ein effizientes Wärmemanagement für führende Smartphones, Tablets und WLAN-Router und bewältigt so die Wärmeentwicklung von Hochleistungschips. Sie bietet außerdem spezielle Kühllösungen für Powerbanks mit hoher Leistung und gewährleistet so die Stabilität und Sicherheit beim Schnellladen. Im Bereich des kabellosen Ladens im Fahrzeug wurde sie zur Entwicklung einer intelligenten Wärmemanagementlösung für einen führenden Automobilhersteller eingesetzt. Diese kontrolliert effektiv den Temperaturanstieg während des Ladevorgangs und gewährleistet so Ladeeffizienz und Gerätesicherheit. Darüber hinaus findet die Technologie Anwendung im Bereich tragbarer Gesundheitsüberwachung. Sie unterstützte erfolgreich das Luftpumpenprojekt eines renommierten Smartwatch-Herstellers für präzise Gesundheitsfunktionen wie die nicht-invasive Blutdruckmessung.
Alle diese Kooperationsfälle zeigen, dass die mikrofluidische Kühltechnologie von BESTAR mit ihrem hohen Gegendruck, ihrer hohen Durchflussrate, ihrer ultradünnen Bauweise und ihrer Fähigkeit zur aktiven Temperaturregelung zunehmend Anerkennung findet und in der Unterhaltungselektronik, der Automobilelektronik, bei Smart Wearables und anderen Bereichen Anwendung findet.
Zusammenfassend lässt sich sagen, dass sich die Wärmemanagementtechnologie auf dem Weg zu extremer Rechenleistung in intelligenten Geräten von einer unterstützenden Komponente zu einem Kernfaktor entwickelt hat, der die Leistungsgrenze der Geräte bestimmt. Dank Miniaturisierung, präziser Temperaturregelung und hoher Effizienz bietet das mikrofluidische Kühlsystem von BESTAR vielversprechende Anwendungsmöglichkeiten in vielen Bereichen.