NVIDIA Jetson ใช้ระบบระบายความร้อนแบบ Solid-State บางพิเศษและไม่มีพัดลม

YPlasma ได้สาธิตโมดูลระบายความร้อนแบบ Solid-State ที่มีความบางเป็นพิเศษ โดยใช้เทคโนโลยีพลาสมาแอคชูเอเตอร์แบบ Dielectric Barrier Discharge (DBD) บนแพลตฟอร์ม NVIDIA Jetson Orin Nano ภายในงาน Computex 2026

ก่อนหน้านี้มีการนำเสนอระบบระบายความร้อนแบบ Solid-State ที่บางและเงียบกว่าพัดลมกลไกแบบดั้งเดิมสำหรับอุปกรณ์ผู้บริโภคมาแล้ว เช่น xMEMS µCooling ซึ่งเป็นพัดลมบนชิปสำหรับ SSD และFrore Systems Airjet Mini และ Airjet Pro ที่ใช้ในโน้ตบุ๊กและมินิพีซี โดยทั้งสองเทคโนโลยีสร้างการไหลเวียนของอากาศผ่านการสั่นสะเทือนขนาดเล็ก แต่โมดูลระบายความร้อนของ YPlasma ใช้วิธีสร้าง “ลมไอออน” (Ionic Wind) เพื่อระบายความร้อนให้กับอุปกรณ์ แทนการใช้ชิ้นส่วนที่เคลื่อนไหว ทำให้เกิดการพาความร้อน (Convection) โดยไม่มีพัดลม ไม่มีเสียงรบกวน ไม่มีแรงสั่นสะเทือน และไม่มีช่องทางดูดฝุ่นเข้าสู่ระบบ

YPlasma ได้ทดสอบระบบบน NVIDIA Jetson Orin Nano และรายงานผลดังนี้

• ช่วงกำลังความร้อน (Thermal Range) – รองรับตั้งแต่ 7W ถึง 25W ครอบคลุมช่วงการทำงานทั้งหมดของตระกูล Jetson Orin Nano รวมถึงโหมด Super Mode (25W) โดยอุณหภูมิคงที่ภายใน 10 นาที
• ฟอร์มแฟคเตอร์ – ใช้แอคชูเอเตอร์แบบยืดหยุ่นความหนาเพียง 200 ไมโครเมตร ร่วมกับแผ่นนำไฟฟ้าขนาด 87 × 60 × 2 มม. ติดตั้งได้ในพื้นที่สูงเพียง 6 มม. ซึ่งต่ำกว่าความสูงของพอร์ต USB มาตรฐาน
• เงื่อนไขการขับวงจร (Drive Conditions) – ใช้แรงดันไฟฟ้า 16 kVpp ที่ความถี่ 50 Hz โดยตัวแอคชูเอเตอร์ใช้พลังงานต่ำกว่า 1 วัตต์ ส่วนไดรเวอร์สำหรับผลิตภัณฑ์เชิงพาณิชย์มีเป้าหมายให้เป็นไปตามมาตรฐาน IEC 62368-1 และใช้พลังงานรวมไม่เกิน 2 วัตต์
• ระดับเสียง (Acoustics) – ระบบ Solid-State ที่ทำงานเงียบมาก โดยมีระดับเสียงต่ำกว่า 20 dBA
• ความทนทานทางกล (Mechanical Robustness) – ไม่มีชิ้นส่วนเคลื่อนไหว ไม่พบแรงสั่นสะเทือน และไม่มีช่องทางดูดฝุ่น เหมาะสำหรับอุปกรณ์ในตู้ปิดผนึกที่มีมาตรฐาน IP สำหรับงานอุตสาหกรรม ยานยนต์ และ Edge Computing ภายนอกอาคาร

Ionic Wind Cooling คืออะไร? YPlasma อธิบายรายละเอียดในเว็บไซต์ ซึ่งสรุปโดยย่อได้ว่า

Ionic Wind หรือที่เรียกว่า Electrohydrodynamic (EHD) Flow หรือ Corona Wind คือการเคลื่อนที่ของอากาศที่เกิดจากอนุภาคมีประจุไฟฟ้าซึ่งถูกเร่งด้วยสนามไฟฟ้า และถ่ายโอนโมเมนตัมให้กับโมเลกุลอากาศที่เป็นกลาง กล่าวง่าย ๆ คือ แทนที่จะใช้ใบพัดหมุนหรือแผ่นสั่นเพื่อเป่าอากาศ ระบบจะใช้สนามไฟฟ้าแรงดันสูง (แต่กระแสต่ำจึงปลอดภัย) เพื่อผลักอากาศให้เคลื่อนที่ โดยกระบวนการเกิดขึ้น 3 ขั้นตอน

• การคายประจุโคโรนาและการสร้างไอออน (Corona Discharge and Ionization) : อิเล็กโทรดปล่อยประจุที่มีลักษณะแหลม เช่น ลวด เข็ม หรือแถบโลหะบาง ๆ จะถูกจ่ายแรงดันไฟฟ้าสูงประมาณ 3–15 กิโลโวลต์ เทียบกับอิเล็กโทรดกราวด์ ทำให้เกิดกลุ่มไอออนบวกหรือไอออนลบรอบอิเล็กโทรด
• การเคลื่อนที่ของไอออนและการถ่ายโอนโมเมนตัม (Ion Drift and Momentum Transfer) : ไอออนที่เกิดขึ้นจะถูกเร่งด้วยสนามไฟฟ้า และชนกับโมเลกุลอากาศจำนวนมหาศาลที่ไม่มีประจุ ส่งผลให้เกิดการถ่ายโอนพลังงานและโมเมนตัมอย่างต่อเนื่อง
• การสร้างกระแสลมและการพาความร้อน (Bulk Flow and Convective Heat Transfer) : การชนกันนับล้านล้านครั้งต่อวินาทีจะดึงอากาศโดยรอบให้เคลื่อนที่เป็นกระแสลมต่อเนื่อง พัดผ่านพื้นผิวของอุปกรณ์และช่วยระบายความร้อนออกไป

แรงที่เกิดขึ้นในระบบ EHD สามารถคำนวณได้จากสมการ F = ρ_q × E, โดยที่ ρ_q คือ ความหนาแน่นของประจุไฟฟ้าในอากาศ และ E คือ ความเข้มของสนามไฟฟ้า

ตลอดช่วงหลายปีที่ผ่านมา ได้มีการพัฒนาอุปกรณ์สร้างลมไอออน (Ionic Wind) อยู่ 3 รูปแบบหลัก ได้แก่ Wire-to-Plate (Corona Wind) หรือแบบลวดต่อแผ่นรับประจุ, Needle-to-Ring หรือแบบเข็มต่อวงแหวน และ DBD Plasma Actuator โดย YPlasma มุ่งเน้นไปที่แบบสุดท้ายซึ่งถือเป็นเทคโนโลยีที่ล้ำหน้าที่สุดในบรรดาทั้งสามรูปแบบ โดยมีหลักการทำงานโดยสังเขปดังนี้ :

ระบบประกอบด้วยอิเล็กโทรดสองชุดที่ถูกคั่นด้วยชั้นไดอิเล็กทริกบาง ๆ เช่น Kapton เซรามิก หรือกระจก โดยมีอิเล็กโทรดหนึ่งชุดสัมผัสกับอากาศ และอีกชุดฝังอยู่ใต้ชั้นไดอิเล็กทริก เมื่อป้อนสัญญาณไฟฟ้ากระแสสลับแรงดันสูง อิเล็กโทรดด้านบนจะสร้างการคายประจุพลาสมาอุณหภูมิต่ำบนผิวของชั้นไดอิเล็กทริก ทำให้เกิดกระแสลมไอออนที่ไหลขนานไปกับพื้นผิว ข้อดีของ DBD Plasma Actuator ได้แก่ ความหนาน้อยกว่า 1 มม., ใช้พลังงานเพียง 1–5 วัตต์, ลดความเสี่ยงจากการเกิดประกายไฟเมื่อเทียบกับการออกแบบที่ใช้อิเล็กโทรดเปลือย, สามารถพิมพ์ลงบนฟิล์มยืดหยุ่นได้ และดัดโค้งให้เข้ากับพื้นผิวหลากหลายรูปแบบ

ตารางด้านล่างเปรียบเทียบคุณสมบัติของแอคชูเอเตอร์ลมไอออนแบบ DBD กับพัดลมระบายความร้อนแบบกลไก

สิ่งยังขาดอยู่ในตารางเปรียบเทียบนี้คือ เรื่องของราคา โดยฮีตซิงก์และพัดลมระบายความร้อนแบบกลไกมีต้นทุนค่อนข้างต่ำ ขณะที่โซลูชันระบายความร้อนแบบ Solid-State ที่เคยเปิดตัวมาก่อนหน้านี้มักมีราคาสูงกว่า เทคโนโลยี Solid-State Cooling ในอดีตส่วนใหญ่มุ่งเน้นไปที่อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์สำหรับผู้บริโภค แต่ YPlasma เลือกเจาะตลาดระบบฝังตัว (Embedded Systems) และหุ่นยนต์ โดยสาธิตการใช้งานร่วมกับ NVIDIA Jetson Orin Nano ซึ่งเป็นกลุ่มตลาดที่อาจยืดหยุ่นด้านต้นทุนได้มากกว่า โดยเฉพาะเมื่อข้อจำกัดด้านพื้นที่ติดตั้งและความหนาของระบบเป็นปัจจัยสำคัญในการออกแบบ นอกจากนี้บริษัทยังมองเห็นศักยภาพของเทคโนโลยีดังกล่าวในอุตสาหกรรมอื่น ๆ อีกหลายด้าน ได้แก่ อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์สำหรับผู้บริโภค, ศูนย์ข้อมูล (Data Centers), อุตสาหกรรมยานยนต์, ระบบอิเล็กทรอนิกส์กำลัง (Power Electronics), อุปกรณ์ทางการแพทย์, อุตสาหกรรมอวกาศและการป้องกันประเทศ

สามารถดูข้อมูลเพิ่มเติมได้จากประกาศอย่างเป็นทางการของบริษัท

แปลจากบทความ : NVIDIA Jetson gets fanless solid-state cooling module

Suthinee Kerdkaew

บรรณาธิการข่าวและบทความภาษาไทย CNX Software ได้มีความสนใจในด้านเทคโนโลยี โดยเฉพาะ Smart Home และ IoT