האתגר העשרוני במכשירי High-Frequency 6G

הדור השישי (6G) טכנולוגיה אלחוטית מופעלת על מנת לפעול בתדרים מעל 100 GHz, קפיצה דרמטית מ- GHz ולהקות גלי מילימטר בשימוש על ידי 5G. זה שינוי בלתי מוגבל שיעורי נתונים - באופן פוטנציאלי עד 1 Tbps - ו latency מתחת 0.1 מ"מ, המאפשרת יישום טרנספורמטיבי כמו תקשורת תרמית, תאומים דיגיטליים בזמן אמת, ואפקטים חמורים כאלה, לא מקבל יותר של התחממות גבוהה של 200 מעלות צלזיוס, עם טמפרטורות גבוהות יותר, עם טמפרטורות גבוהות יותר, עם טמפרטורות גבוהות יותר, עם חסכוניות גבוהות יותר, עם טמפרטורות גבוהות יותר טמפרטורות גבוהות יותר חסכוניות גבוהות יותר חסכוניות, עם חסכוניות גבוהות יותר חסכוניות, עם טמפרטורות גבוהות יותר חסכוניות, עם חסכוניות, עם חסכוניות גבוהות יותר חסכוניות גבוהות יותר חסכוניות, עם חסכוניות, עם חסכוניות, עם טמפרטורות גבוהות יותר חסכוניות, עם חסכוניות גבוהות יותר חסכוניות גבוהות יותר טמפרטורות גבוהות יותר טמפרטורות גבוהות יותר טמפרטורות גבוהות יותר טמפרטורות גבוהות יותר טמפרטורות גבוהות יותר טמפרטורות גבוהות יותר טמפרטורות גבוהות יותר טמפרטורות גבוהות יותר טמפרטורות גבוהות יותר טמפרטורות גבוהות יותר חסכוניות, אבל חסכוניות

ללא קירור יעיל, אמינות המכשיר מידרדר במהירות.טמפרטורות צומת מעל 150 מעלות צלזיוס להאיץ אלקטרומיציה, להפחית את הניידות, ולגרום לפירוק דיאלקטרי בחומרים מוליכים למחצה כמו gium nitride (GaN) ו indium phosphide (InP), אשר מועדים עבור הביצועים שלהם גבוה ⁇ אותות, גם סובל: רעש בשלב תרמי ורווחה של שלב שלילי להיות מדויק ואפקטיביציה, ולכן הם התקדמות איכות חיים.

מפתח מתקדם בחומרי ניהול הירומל

חומרי ממשק תרמיים לא ממשלתיים (TIMs) ושקעי חום המבוססים על נחושת או אלומיניום אינם מספיקים עבור גלי חום הצפויים ב 6G. חוקרים פנו לחומרים אקזוטיים עם מוליכות תרמיות סדר גודל גבוה יותר, תוך התייחסות לדרישות בידוד חשמליות ויעילות של התרחבות תרמית (CTE) התאמה.

Graphene ו- Two-Dimensional Materials

Graphene, עם מוליכות תרמית תיאורטית של -5000 W / mK, נשאר מועמד ראשוני עבור 6G מודולים תרמיים ניהול גרף מעשי, המיוצר באמצעות פיזור כימי או פיזור, להשיג 2000-3000 W / mK במטוס הבזיליקה חיוני כדי לפתח גם אנטן פוטנציאלי מתכתי פתוח (מפרקים חשמליים) אשר ניתן לשלב אותם ישירות מתחת לטווח גבוה, לאחר מכן להעביר חום לביקוש פונקציונליים מגנטיים בודדים מופעלים מגנטיים).

יהלום ויהלומים כמו פחמן (DLC)

יחיד-קריסטל יהלומים סינתטיים תערוכות מוליכות תרמי מעל 2000 W / mK, מה שהופך אותו חומר בולט אחר.מפיץ חום היהלום כבר בשימוש בגוון לייזר בעוצמה גבוהה ומגברי רדיו, עיצובים דומים מותאמים עבור 6G. עם זאת, העלות הגבוהה והקשה של פקדת יהלומים על תת-קרקעית מוליכים למחצה, יש טמפרטורות טמפרטורות מותאמות לפחמית (DLC) ו-DLCDreams-R) יכולות להיות מופחתות גבוהות יותר מ-Ricialdial HD (R) על ידי טמפרטורות נמוכות יותר מ-R.

חומרים של שינוי ושלב

בעוד חומרים מונוליטיים מצטיינים בתכונות ספציפיות, תרכובות מאפשרות למהנדסים להתאים תרמי, חשמל ומכני מאפיינים עבור ארכיטקטורות מכשיר 6G מסוימים. Boron nitride ננוtube (BNNT)-polymer להציע גבוה דרך פלנטות תרמיות (עד 20 W/mK) עם תכונות חשמליות מצוינות, אידיאלי לשימוש בין קווי מזון וחום.

מערכות קירור מינימליות עבור 6G

מעבר לחומרים, העיצוב המכאני של מערכות קירור חייב להיות מתכווץ כדי להתאים את השילוב הדחוס של גלי מילימטר ועיגולים תת-טרחרץ. פרכוסים מסורתיים-פינים הם מאוד מסיביים ורועעים עבור גורמי הצורה הקומפקטיים של ציוד משתמש 6G ותחנות בסיס תאים קטנים. כמה גישות מיניות מגודלות מתעוררות.

Cooling

התכווצויות חום מיקרו ערוצים עם קוטרים הידראוליים מתחת ל -100 מיקרומטר יכול להשיג חסכוניים להעברת חום מעל 50,000 W / m2K, הרבה מעבר קירור אווירי, מוטבע ישירות בסיליקון או קרמיקה באמצעות טכניקות MEMS, ערוצים אלה לשאת קירור דיאלקטרי (למשל, חסימת מים או מינרלים ממונעים מחוסנים כמו HFE-7000), אשר מונעים חום על ידי זיהום עבור כוח 6G, לעומת ירידה בינונית, לעומת 2, 000 ליטר חום, לעומת ירידה בינונית, לעומת ירידה בינונית של נוזל נוזלית חום, לעומת ירידה בינונית פחות מחמצן Cid CPTCDC פחות מחמצן, לעומת ירידה בינונית, לעומת 40 מ-ידי נוזל נוזלית חום, לעומת 40 מחמצן חום, לעומת ירידה בינונית, לעומת ירידה בינונית, לעומת ירידה בינונית, לעומת ירידה בינונית עד 40 מחמצן חום, לעומת ירידה בינונית עד 40 מחמצן חום, לעומת ירידה בינונית, לעומת ירידה בינונית עד 40 מחמצן חום נמוכה יותר מחמצן חום, לעומת ירידה בינונית עד 40 מחמצן נוזלית חום, 000 טווח חום, לעומת ירידה בינונית עד 40 מחמצן חום, לעומת ירידה בינונית עד 40 מחמצן חום, לעומת ירידה בינונית עד 40 מחמצן חום, לעומת ירידה בינונית עד 40 מלחץ קצר יותר מחמצן חום, 000 נוזל

Coolers (TECs)

מכשירים חד-מדינתיים יכולים לספק קירור מקום עבור רכיבים פעילים כמו חומרים בעלי עוצמה גבוהה וממרנים אנלוגיים-ל-דיגיטליים. מודרניים פיל-סרט TECs, בהתבסס על דו-תתתיד או חומרים skutterudite, להשיג משככי ביצועים פאסיביים (COP) של 2-3 כאשר הצד החם נשמר ב 70 מעלות צלזיוס ישירות לתוך השבבים, אלה יכולים להפעיל את התצורה הטובה ביותר של צריכת החשמל מתחת לטמפרטורה גבוהה יותר (D) מתחת לטמפרטורה גבוהה יותר (D) של 2- 2- 2- 2- 2- 2- 2- 2- 2- 2- 2- 2- 3 עם זאת.

צינורות חום ו Vapor Chambers

צינורות חום ותאים אדפור הם שני מכשירים פסיביים כי יכול להעביר כמויות גדולות של חום עם מכשירים מינימלי טמפרטורה ⁇ . עבור 6G, אולטרה-תאין vapor תאים (0.3-0.5 מ"מ עבה) מפותחים כדי להפיץ חום על פני לוחות מעגלים שלמים.המכשירים האלה כבר להשתמש במבנה wickx ונוזל עבודה (מים, ammonia, או methanol) כדי לספוג חום ב vulorrecerecerecerecerecerecerecerecereams, או ב-0.4s.

שילוב של Active and Passive Cooling

אף טכניקת קירור אחת לא יכולה לענות על כל דרישות המכשיר 6G. הפתרונות המבטיחים ביותר משלבים שיטות מרובות במערכת ניהול תרמי היררכית.לדוגמה, תחנת בסיס 6G עשויה להשתמש:

  • מפיץ חום יהלום מחובר ישירות אל שבב מגבר כוח GaN.
  • תא אדפור דק להפיץ חום מאוחר יותר על פני לוח המעגל המודפס.
  • צלחת קרה מיקרו-שפעת המחוברת למשטח האחורי של הלוח, עם קירור מופצה על ידי משאבה זעירה.
  • קריר תרמואלקטרי על רכיבים אנלוגיים קריטיים כדי לדכא תנודות טמפרטורה.
  • שלב משנה את הבקר החומרי לטיפול בשידורי התפוצצות.

גישה זו שכבתית משתמשת בכל טכנולוגיה שבה היא יעילה ביותר, איזון ביצועים, עלות ואמינות. Active control באמצעות חיישני טמפרטורה משובצים ומיקרו-בקרים מאפשר למערכת לעבור בין מצבי קירור המבוססים על עומסים תרמיים בזמן אמת, אופטימיזציה של צריכת אנרגיה תוך הבטחת טמפרטורות הפעלה בטוחות.

התפקיד של Advanced Packaging and Substrates

ניהול תרמי אינו מפסיק ברמת השבבים; את החבילה כולה ואת substrate חייב להיות מיועד לזרימת חום יעילה. עבור 6G, שילוב heterogeneous - שילוב שבבים עשויים מטכנולוגיות Semiconductor שונות (למשל, GaN, SiGe, CMOS) בחבילה אחת - יוצר אתגרים תרמיים נוספים.כל שבב עשוי להיות תקציב תרמי שונה CTE, המוביל לפתרונות דלנציה: פתרונות אריזה מתקדמת.

  • (FLT:0) ערוצי קירור משוטפים ב- interposers:03FLT) 1 סיליקון או מתווך זכוכית עם נתיבים מיקרו-fluidic יכול לקרר שבבים מרובים במקביל תוך מתן חיבורים חד-צדדיים.
  • (ב) ⁇ :0) , ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇
  • (FLT:0) חומרים תחת חסות עם מוליכות תרמית גבוהה:FLT:1 מסובבים אפריקס עמוסים עם בורון nitride או חלקיקים אלומיניום, החל בין שבב ו substrate, לשפר את העברת החום תוך קליטת זנים מכניים.

substrates עצמם מתפתחים.נוזל פולימר (LCP) ופוליטטרהפלורופרית (PTFE) עם מוליכות תרמית גבוהה מוחלפים על ידי מקרשים מלאים קרמיקה או אפילו שכבות דקות של אלומיניום nitride (AlN) המשלבות בידוד חשמלי טוב ו מוליכות תרמית תרמי (-170 W / mK) עבור אנטנה-inage (AiP) עיצובים משולבים ישירות עם אלמנטים דלקתיים תרמיים, כמו גם עם חומר קרינה משולבת.

AI ו-Smart Thermal Management

בעוד שמכשירי 6G הופכים מורכבים יותר, ניהול תרמי דינמי המופעל על ידי בינה מלאכותית מתפתח כטכנולוגיה קריטית.שיטות הפעלה מסורתיות - החל על מעריצים או על ביצועים מתפרקים כאשר סף טמפרטורה הוא עודף - הם איטי מדי ולא יעיל עבור זמני הכוח המהיר במודלים של 6G. Machine יכול לחזות טמפרטורה עולה על בסיס דפוסי תנועה, תוכניות מודולציה, ותנאים סביבתיים, המאפשר שליטה פרואקטיבית.

לדוגמה, סוכן למידה חיזוק יכול ללמוד את השילוב האופטימלי של מהירות משאבת קירור, זרם TEC, וכוח בחזרה למזער את הטמפרטורה תוך שהייה בתוך תקציבי אנרגיה. מחקרים מוקדמים מראה כי מערכות כאלה יכולות להפחית את טמפרטורות צומת השיא עד 15-20 מעלות צלזיוס בהשוואה לפקדים קבועים של תחנת כוח, ללא הגדלת צריכת חשמל ממוצע. אלגוריתמים של רשתות ניקולריות מוטבעות במכשיר יכול להפעיל מודלים אלה על שבב, להסתגל לזיהומים מיקרו-חמצני, גם כדי לשנות את התקני ייצור אופטיקה באיכות גבוהה יותר, או לאופטימיזציה של ציוד קירור של ציוד קירור, או אלגוריתמים של ציוד קירור של ציוד קירור, או אלגוריתמים של מערכות אבטחה.

אתגרים וכיוונים עתידיים

למרות התקדמות משמעותית, כמה מהמכשולים נותרו לפני שניתן לפרוס את הפתרונות של ניהול תרמיים אלה בקנה מידה של מוצרי 6G.

  • חומרים מתקדמים כמו יהלום או גדול אריג גרפן נותרו יקרים.
  • (FLT:0) אמינות: מערכות קירור דו-phase חייבות לעמוד במיליוני מחזורים תרמיים ללא דליפות או השפלה. PCM buffers יכול לאבד יכולת לאורך זמן בשל הפרדה בשלב או חמצון.
  • (FLT:0) אינטגרציה: שילוב טכנולוגיות קירור מרובות לתוך מודול קומפקטי, בעל ערך הוא לא-trivial.כל ממשק - בין שבב ומפיצים, מפיץ ותאים פנויים, תא פנוי וצלחת קר - התנגדות תרמית.
  • (FLT:0)אנרגיה מעל ראש: FLT:1R למערכות קירור Active Active Reverse (pumps, TECs) לצרוך כוח שניתן להשתמש בו אחרת עבור שידור.במכשירי משתמשים, חיי סוללה הם חובה.
  • (FLT:0)Standardization: 1FLT:1 as 6G נע ממחקר לסטנדרטים, מפרטים תרמיים חייבים להיות מוגדרים עבור להקות תדר, שיעורי חשמל, וגורמים ליצירת גורמים.ארגונים כמו IEEE ו- 3GPP מתחילים לכלול דרישות ניהול תרמיות במפת דרכים ראשוניות 6G.

(במבט קדימה, חוקרים חוקרים חוקרים חוקרים כמה כיוונים מתעוררים.FLT:0 חומרים פונקציונליים 1Feloal (FLT) אשר משלבים אלגוריתמים תרמיים, חשמליים ואלקטרומגנטיים יכולים לפשט את האריזה ולהקטין את גודלה:2 ייצור אדרטיבי 3D) של מבנים תרמיים, כגון כיור חום או מיקרו ערוצים תואמים, מאפשר חופש כי שיטות תת-טווח לא יכולות להתאים בין מחסנים ל-מספקים קצרים (D) של מחסנים (Bercreptative) של חומרים מחסנים (D) של מחסנים (BRAF) של מחסנים) של אלגוריתמים (D) של אלגוריתמים (Bercreptative) של חומרים מחסנים (D) של אלגוריתמים) של חומרים מחסנים של חומרים אלגוריתמים (D) של מחסנים של מחסנים (D) של מחסנים של מערכות חימום חום או מיקרו-FLT-FLT-FLT-FLT-FLT-FLT-FLCD) של חומרים אלגוריתמים) של אלגוריתמים של אלגוריתמים) של חומרים אלגוריתמים (בצורה של אלגוריתמים) של אלגוריתמים (

מסקנה

ניהול תרמי הוא l אינץ 'על ההצלחה המסחרית של מכשירים גבוהים ⁇ 6G. ללא פתרונות קירור חדשניים, את נחיתות החום הקיצוני שנוצר על ידי מעגלים תת-טרחרץ במהירות ביצועים, אמינות ובטיחות המשתמש.ההתקדמות המתוארת - מחומרים מתקדמים של מוליכים גבוהה כמו גרפן ויהלומים לצמצום מערכות מיקרו-השפעה ותרמואלקטריות, ומן שליטה חכמה AI-מהירות מופעלת למהנדסים מתקדמים, בעוד שעדיין לא יהיו פתרונות גמישים, אך ורק לשילוב יעיל של יעילות, אך ורק לשילוב יעיל של יעילות, לא יהיו זמינים, אך ורק לטכנולוגיות טיפול פסיכולוגיות, אך ורק לאחר מכן, מבטיחות, גמישות של אבטחה מהירה, אך ורק לטכנולוגיות מהירות גבוהה, אך ורק לטכנולוגיות טיפוליות, גמישות של יעילות נמוכה, הן מבטיחות, אך ורק לטכנולוגיות מהירות גבוהה של יעילות גבוהה של יעילות גבוהה של יעילות, גמישות של יעילות גבוהה, אך יעילות גבוהה, הן מבטיחות, גמישות של יעילות גבוהה של טכניקות גמישות של יעילות גבוהה של אבטחה מהירה, אך יעילות גבוהה של אבטחה של אבטחה נמוכה, היא מבטיחות, אך יעילות נמוכה, אך יעילות נמוכה, אך יעילות נמוכה, אך יעילות גבוהה של אבטחה מהירה, היא להבטיח יעילות גבוהה של יעילות גבוהה של טכניקות טיפול ב-עד 2030, אך יעילות גבוהה של אבטחה

(ב) [ה] [ה]] [ה]] [ה]], ראו את הסקירה של הטבע האלקטרוניקה על ניהול תרמי עבור 5G/6GGGFLT:2, מסמך ה-FLT 3 על קירור מיקרו-השפעהימני עבור כוח הגנראות חשמל של 5G/6GFLT:4, ו-FLT:5Materials היום על גבי התקני קירור אלחוטיים בתקני LT6FLT 7.