الاتجاهات الناشئة في الإدارة الحرارية لخمسة (ز)

The growingwing Thermal Challenge in 5G Networks

ومع سرعة تشغيل الشبكة العالمية لخمسة جيات، تواجه شركات تشغيل الشبكات طلبات غير مسبوقة في مجال الإدارة الحرارية، وتواجه إشارات عالية التردد على الموجات المتوسطة، وكميات كبيرة من الهوائيات التابعة للبعثة، وكمية من عمليات نشر الخلايا الصغيرة، وهي تولد قدرا أكبر بكثير من الحرارة لكل وحدة من الأجيال السابقة، وتترك دون فحص، وتزيد من سلامة الإشارات الحرارية، وتخفض مدى عمر المعدات، وتزيد من التكاليف التشغيلية.

دال - التقدم في مجال تكنولوجيات المواد

راقصات جرافين وحاملات مركبات الكربون

(ج) إنَّ مادة " غرافين " ، وهي طبقة واحدة من ذرات الكربون مرتبة في بطانة من طراز " سداسي " ، توفر السلوك الحراري الذي يتجاوز 000 5 دبليو/متر - كاف أكثر من عشرة أضعاف النحاس، وتجعل من الوزن الخفيف وطبيعته المرنة مثالية لموزعات الحرارة ومواد الرخام الحرارية في الوحدات الإذاعية غير المُدرَّبة في الفضاء، وتُصنِّعات شبه المُ الآن أصنافاً من الغرافية

Ceramic Matrix Composites

وتكتسب مركبتا النيترات الألومنيوم (AlN) والنايترات البيرونية (BN) محركات من أجل مضخمات فرعية في أجهزة تكرير الطاقة ووحدات الهوائيات، وتجمع هذه المواد بين النشاط الحراري العالي (200-300 W/m-K) مع العزل الكهربائي الممتاز، مما يتيح للمصممين إدماج التشت الحراري مباشرة في لوحات تصنيع الدوائر المطبوعة.

تقنيات التبريد المبتكرة

تصفية الخلايا الصغيرة

وتصبح التبريد التقليدي في الهواء القسري غير فعال عندما تُحزم الوحدات الإذاعية عن كثب في الأمكنة الحضرية أو في أثاث الشوارع، وتُقدم نظم التبريد السائلة، باستخدام السوائل التغذوية المضخة من خلال لوحات الميكانيكية المصغرة، وتزيل الحرارة بمعدلات تزيد عن الهواء بخمسة إلى عشرة أضعاف، وتُقدم الشركات مثل شركة نوفد وشركة بويد الآن حلقات تبرد سائل مصمم خصيصاً لأجهزة الإرسالية تعمل بالشبكة الترددات الترددات الترددات الترددات الترددات الترددات الترددات المتحركية من طراز 5G.

مواد تغير المرحلة

وتستوعب أجهزة الـ PCMs مثل شمعات البارافين، وهيدرات الملح، وحامضات الدهون الحرارة أثناء الذوبان وتفريغها أثناء الترسيخ، وتسرب درجات الحرارة بشكل فعال خلال فترات ارتفاع معدلات الحرارة، وفي 5G من الرؤوس اللاسلكية البعيدة (RHs)، يمكن أن تحافظ المصارف الحرارية المحتوية على ثنائي الفينيل متعدد الكلور على درجات حرارة تقل عن 85 درجة مئوية حتى عندما يتجاوز الهواء المحيط 50 درجة مئوية من دورة البحث المستمر

التكرير المباشر إلى التشيلي

وينطوي تطوير التقطيع على استخدام قنوات الفلوريك المصغر مباشرة في محطة السيليكون الفرعية لخمسة جيات من رقائق الأشعة، ومن خلال تعميم مبرد من خلال هذه القنوات، تُزال الحرارة في المصدر قبل أن تصل إلى سطح الطرد، وقد أظهر المجلس والشركاء كثافة تبريد على مستوى الرقاقة تتجاوز 000 1 و/م2 - بعد عملية التكتل الممتد من 200 إلى 300 و/كلور.

إدماج الإدارة الحرارية الذكية

شبكة الاستشعار عن بُعد والمحللين الافتراضيين

وتنشر مواقع حديثة من طراز 5G صفائف من درجات الحرارة والرطوبة ومجسات التدفق الجوي التي تغذي البيانات في الوقت الحقيقي في منابر الإدارة القائمة على الغيوم، وتتوقع نماذج التعلم من الآلات التي تم تدريبها على الملامح الحرارية التاريخية عندما تقترب الوحدة من الحدود الحرارية وتضبط سرعة المعجبين أو معدلات تدفق السائل بصورة استباقية، وعلى سبيل المثال، فإن محطة قاعدية في موقع صحاري مشمس قد تزيد تلقائيا من التبريدها قبل أن ترتفعت درجة الحرارة في اليوم، مما أدى إلى الحد الأقصى من الإجهاد.

مكافحة الفول والضخ

ويمكن للحملات المتكافئة المتغيرة على المراوح والمضخات أن تسمح بالتكيف الجمردي على أساس الحمولة الحرارية الفعلية بدلا من نقاط ثابتة، ويمكن لهذه النظم، مع التغذية المرتدة من أجهزة الاستشعار، أن تقلل من استهلاك الطاقة المبردة بنسبة تتراوح بين 30 و50 في المائة مقارنة بالعملية المستمرة السرعة، وتستخدم بعض التنفيذ التعلم في تعزيز القدرة على تحقيق الحد الأمثل من المفاضلة بين الضوضاء الصوتية واستخدام الطاقة ودرجة الحرارة في المناطق السكنية.

التصميم الأمثل والتقليل من النضج

مبيدات الفلور المحوسبة في التصميم المبكر

ويعتمد المصممون الآن على محاكاة البرمجيات الفلورية لتقييم أنماط التدفق الجوي والأداء الحراري قبل بناء النماذج الأولية المادية، وتساعد هذه الأدوات على تحديد البقع الساخنة في 5G من الضواحي الصغيرة، وتتيح للمهندسين الاستفادة المثلى من التهوية، والكثافة الزهيدة للوعة الحرارية، وتصميم المكونات، وتوفر الشركات مثل الأنسي والسيمنز وحدات متخصصة لتبريد الإلكترونيات بنسبة 40 في المائة.

3D Printing of Heat Exchangers

فالصناعة المضافة تتيح إنتاج مصارف الحرارة واللوحات الباردة بقنوات داخلية معقدة لا يمكن تركيبها بصورة تقليدية، وتزيد هياكل اللاتيسي مساحة السطح بنسبة 200-30 في المائة في نفس الحجم، وتحسن بشكل كبير الاحتواء الطبيعي والتبريد الإشعاعي، وقد طورت مختبرات جين وسانديا الوطنية مبادلات تيتانيوم وخريجية ذات طابع ثلاثي الأبعاد تعالج التدفقات الحرارية العالية في عوامل شكلية متكاملة.

إدارة حرارية في مواضع متعددة الطبقات

ولتقليل البصمات، تستخدم معدات من طراز 5G على نحو متزايد نماذج متعددة الشيكات التي تتراكم فيها المجهزات، والذاكرة، وإدارة الطاقة في مجموعة واحدة، وتتطلب إدارة الحرارة في هذه الوجبات الثلاثية الأبعاد قنابل حرارية مثبتة، وتبريد الندوات، وتبويب نظام غذائي دقيق، وتظهر الدراسات الأخيرة التي أجراها مركز بحوث شركة إيميك أن معدلات التغذية المتضخمة التي تقل عن درجة الحرارة الميكروبية يمكن أن تظل تحت درجة الحرارة عالية.

الموثوقية والاختبارات في ظل الظروف الواقعية

ويجب التحقق من حلول الإدارة الحرارية على دورة الحياة الكاملة للهياكل الأساسية ذات الـ 5 جي، التي تعمل في كثير من الأحيان في الهواء الطلق لمدة 15-20 سنة، وتشمل الاختبارات السريعة للشيخوخة عند درجة حرارة 85 درجة مئوية ونسبة 85 في المائة للرطوبة النسبية (85/85 اختبار) نقاط الضعف في نظام TIMS، والغاز، وعلامات الترهيب.

الموارد الخارجية من أجل البصيرة الأعمق

(ب) للاطلاع على استعراض شامل لمواد الوصل الحرارية ووصفها، يرجى الرجوع إلى مجلة Electronics Coling .

الاستنتاج: مسار محكم

وتتطور مشهد الإدارة الحرارية للهياكل الأساسية لـ 5 زاي من الانضباط الداعم إلى الميسر الأساسي لأداء الشبكة، حيث أن المواد المتقدمة مثل الغرافيين ومركبي النتات الرطبة، مقرونة بتبريد السائل الذكي والتوأمتين الرقميتين التنبؤية، ستدفع حدود ما يمكن في حدود القوة الضيق وميزانيات الفضاء، حيث تتطور 5G إلى 6G، بل وتزداد فيها مستويات القدرة على المنافسة وتزداد فيها.