5G 통신에서 엣지 기반 인공지능 애플리케이션의 도입에 이르기까지, 업계는 물리적 인공지능과 고전력 3D 패키징의 새로운 시대로 꾸준히 나아가고 있습니다. 반도체 칩은 고집적화, 고밀도화 및 물리적 소형화를 통해 컴퓨팅 성능의 비약적인 발전을 가능하게 했다. 성능은 극적으로 향상되었지만, 칩의 전력 밀도와 열유속 스트레스도 동반 상승하여 과도한 열 축적과 성능 제한 문제가 점점 더 심각해지고 있습니다.기존의 수동식 냉각 방식은 열 성능이 제한적이며, 경직되고 시간 지연이 큰 온도 제어 전략을 채택하고 있어 고성능 칩이 요구하는 고부하·동적·고정밀 냉각 요건을 충족하기에는 적합하지 않습니다. 한편, 핵심적인 장점인 동적 조정 가능성, 정밀한 온도 제어, 고밀도 집적 및 뛰어난 적응성을 갖춘 능동식 냉각 기술은 전통적인 열적 병목 현상을 성공적으로 극복하여 고성능 칩의 성능 향상을 위한 새로운 해결책을 제시하고 있습니다.
다양한 응용 시나리오가 안고 있는 독특한 열 관리 과제를 해결하기 위해, 아이웨이 전자는 지능형 능동 냉각 솔루션의 포괄적인 포트폴리오를 전략적으로 구축해 왔습니다. 경량화 설계, 고집적화, 저전력 소비라는 기술 발전 방향에 주목하여, 미세 펌프 액체 냉각, 압전 공기 냉각, 기계식 공기 냉각의 세 가지 핵심 열관리 경로 전반에 걸쳐 포트폴리오를 종합적으로 구축함으로써, 다변화되고 고정밀하며 높은 적응성을 갖춘 능동형 냉각 솔루션을 제공하고 있습니다.고급 반도체 산업의 안정적 발전을 보장하기 위해 종합적인 지원을 제공하고 있습니다.
그림 1 아이웨이의 열관리 구동 솔루션 구성도
I. 산업의 진화: 물리적 인공지능과 3D 패키징이 컴퓨팅 파워의 새로운 시대를 열다
5G, 온디바이스 AI, 슈퍼컴퓨팅 및 고성능 스토리지의 급속한 발전에 힘입어 반도체 산업은 물리적 지능 기반의 인공지능과 고성능 3D 적층 패키징으로 특징되는 새로운 발전 국면에 신속히 진입하고 있습니다. 칩 설계 및 패키징 기술은 지속적으로 발전하여 고집적화, 3차원 적층, 초고성능 컴퓨팅 성능 구현에 있어 도약적 발전을 가능하게 하고 있다.그러나 칩의 성능, 컴퓨팅 파워 및 집적도가 지속적으로 빠르게 발전함에 따라 칩의 전체 전력 밀도가 급격히 증가하여 단위 면적당 열유속이 크게 상승하고 있다. 그에 따라 과도한 열 축적, 주파수 스로틀링, 성능 저하 및 신뢰성 감소와 같은 다양한 열 관리 문제들이 점차 심화되고 있으며, 이는 고성능 반도체 소자의 지속적인 발전을 저해하는 핵심적인 병목으로 부상하고 있다.
II. 산업의 병목 현상: 기존 수동식 냉각 방식은 고성능 컴퓨팅 환경의 요구를 충족하기에 어려움을 겪고 있다
오랫동안 업계의 주요 수동식 냉각 솔루션은 히트싱크, 열전도재 및 자연 대류에 의존해 기본적인 온도 관리를 수행해 왔다. 그러나 이러한 접근 방식은 냉각 효율의 낮은 상한, 경직된 온도 제어 모드, 지연된 응답 및 취약한 적응성 등 수많은 단점을 안고 있다. 오늘날의 까다로운 응용 시나리오, 예를 들어 고성능 AI 칩과 고전력 3D 적층형 칩이 과중한 작업 부하, 심각한 발열 및 상당한 동적 작동 변동 하에서 운용되는 환경에 직면해 있다—기존의 수동식 냉각 방식은 정밀하고 동적이며 고효율적인 열 관리를 제공하지 못해, 고성능 칩의 극한 성능을 온전히 발휘하기 어렵습니다. 그 결과, 이는 차세대 반도체 산업의 변화하는 요구에 더 이상 부응하지 못하고 있으며, 이는 열관리 기술 분야에서 획기적인 발전이 시급히 필요함을 여실히 보여줍니다.
III. 기술 동향: 능동식 냉각 기술이 다변화되고 있으며, 경량화 통합이 주류로 부상하고 있습니다.
기존의 수동식 냉각 방식에 비해, 지능형 능동식 냉각 기술은 동적 조정 가능성, 정밀한 온도 제어, 고밀도 집적, 다양한 환경에서의 폭넓은 적용성, 그리고 우수한 냉각 효율과 같은 핵심적인 이점을 갖추고 있습니다. 이는 칩의 순간 전력 소모와 온도 변화에 따라 냉각 성능을 실시간으로 적응형으로 최적화함으로써, 기존 냉각 솔루션의 성능 한계를 근본적으로 극복합니다. 현재, 능동형 냉각 기술은 다양한 분야에서 활발히 발전하고 있습니다.고성능 컴퓨팅 칩은 효율적인 열 배출을 위해 액체 냉각 솔루션에 의존하는 반면, 정밀 단말기와 소형화된 기기는 열 관리 시스템에 더욱 높은 요구를 제기하며, 경량 설계, 저전력 소비 및 고도의 집적화를 필요로 합니다. 다양한 산업의 다양한 요구를 충족하기 위해 아이웨이 전자는 마이크로 펌프 액체 냉각, 압전 공기 냉각, 기계식 공기 냉각의 세 가지 주요 기술 로드맵을 아우르는 포괄적인 능동형 냉각 포트폴리오를 구축했습니다.
IV. 아이웨이의 3대 열관리 솔루션
압전식 팬 냉각 솔루션-AWD86326DNR
AWD86326DNR는 아이웨이 전자에서 출시한 고전압 구동 칩으로, 압전식 팬 기반 능동 냉각 응용에 특화되어 설계되었습니다. 이 제품은 슬림하고 저소음이며 고효율의 압전식 냉각 팬을 지원하며, 가전제품, 휴대기기 및 소형 산업용 제어 장비 등 다양한 능동 냉각 적용 분야에 폭넓게 배치될 수 있습니다. 특히, 엣지 측 AI 칩과 같은 고도로 통합된 하드웨어의 경량화된 열 관리 요구사항에 매우 적합합니다.이 칩은 부스트 드라이버, 주파수 감지, 전류 샘플링 및 다양한 보호 기능을 단일 패키지에 통합하여, IC 하나만으로도 압전형 팬의 안정적인 구동과 지능형 제어를 가능하게 합니다.
그림 1: AWD86326DNR의 전형적인 응용 회로
압전식 액체 냉각 열 관리 솔루션-AW86320CSR
차세대 소형화된 고효율 능동식 액체 냉각 열관리 응용의 요구를 충족하기 위해, 아이웨이는 압전 방식의 액체 냉각 구동 칩인 AW86320CSR을 출시했습니다. 이 칩은 190Vpp를 상회하는 고전압 구동 능력을 제공하여 미세 펌프형 액체 냉각 시스템에 충분한 전력을 공급합니다. 또한 혁신적인 부스트-부크 컨버터 회로를 내장해 외부 부품 수를 대폭 줄여 초소형 하드웨어 설계를 실현합니다.이는 소형화된 스마트 기기 전반에 걸쳐 원활한 대량생산 배치를 실현함으로써, 국내 능동식 냉각 기술이 첨단 응용 분야로의 진입 장벽을 돌파하는 데 기여하고 있습니다.
그림 2: AW86320CSR의 전형적인 응용 회로
기계식 팬 냉각 솔루션-AWD86300CSR
AWD86300CSR(2026년 4분기 출시 예정)는 아이웨이 전자에서 출시한 단일 칩형 기계식 냉각 구동 솔루션으로, 휴대용 기기, 울트라북, IoT 디바이스 및 고집적 모듈의 열 관리를 위해 설계되었습니다. 이 솔루션은 소형 기계식 냉각 팬을 직접 구동할 수 있으며, 넓은 전압 범위에서의 호환성, 저소음 작동, 높은 부하 용량, 정현파 파형 구동 및 소프트 스타트 기능을 갖추고 있습니다.외부 보조 회로가 필요 없고 초소형 패키지라는 장점을 갖춘 이 제품은, 폼팩터가 작은 다양한 기계식 팬에서 요구되는 고효율·고안정성·저소음 열 관리 성능을 완벽히 충족합니다.
그림 3: AWD86300CSR의 전형적인 블록 다이어그램
컴퓨팅 파워 산업은 지속적으로 발전하고 있으며, 3D 적층 칩의 대규모 도입이 불가피한 추세로 자리잡고 있습니다. 이에 따라 효율적이고 지능적인 열 관리 기술이 기술적 돌파구를 이루는 핵심 요소로 부상하고 있습니다. 아웨이 전자는 마이크로 펌프 액체 냉각, 압전 공기 냉각, 기계식 공기 냉각 등 다양한 제품 포트폴리오를 바탕으로, 고집적·저전력·경량 구동 기술을 적용하여 여러 산업 분야에서 심각한 열 축적 문제를 정밀하게 해결하고 있습니다.앞으로도 아이웨이 전자는 열관리 구동 기술 분야에서의 전문성을 지속적으로 심화하고, 지능형 능동 냉각 솔루션 전반에 걸친 포트폴리오의 성능을 끊임없이 고도화해 나갈 것입니다. 다양화된 열 관리 솔루션을 제공함으로써, 우리는 고성능 칩과 엣지 인공지능 기기의 지속적이고 안정적인 발전을 지원할 것입니다.
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