5G Networks'teki Büyülü Mücadele
5G'nin global rollout hızlandıktan sonra, ağ operatörleri görülmemiş termal yönetim talepleri ile karşı karşıyadır. Yüksek frekanslı milimetre milimetreli dalga sinyalleri, büyük MIMO anten dizileri ve yoğun küçük hücre dağıtımları, önceki nesillerden daha fazla ısı üretiyor.Sol kontrol edilmeden, aşırı ısı kesintileri sinyal bütünlüğü, ekipman ömrünü azaltır ve operasyonel maliyetleri artırır.
Malzeme Teknolojilerindeki ilerlemeler
Graphene ve Karbon bazlı Davranışçılar
Graphene, bir hexagonal lattice'de ayarlanan tek bir karbon atomunun tek bir tabakası, 5000 W/m·K'yı aşan ısı iletkenliği ve bakırın% 40'a kadar ısıtılması için ideal hale gelir.
Seramik Matrix Composites
Alüminyum nitride (AlN) ve boron nitride (BN) kompozitler, güç yükselteçleri ve anten modüllerinde substratlar için yol katıyor. Bu malzemeler yüksek termal iletkenliği (200-300 W/m·K) mükemmel elektrik yalıtım ile birleştirir, tasarımcılar ısı dağılımını doğrudan baskılı devre tahtalara entegre etmesine izin verir. Son zamanlarda beton ağırlık eklemeden betonda soğutma için yüzey en yüksek ısı pompası sağlar.
Yenilikçi Soğutma Teknikleri
Dense Small Hücreleri için Sıvı Soğutma
Geleneksel zorunlu hava soğutması, radyo birimlerinin kentsel kanopları veya sokak mobilyalarında yakından toplandığında verimsiz hale gelir. Sıvı soğutma sistemleri, mikro kanal soğuk plakalar aracılığıyla pompalanan dielektrik sıvıları kullanarak, havadan beş ila on kat daha yüksek ısıyı kaldır.
Faz Değişimi Malzemeler (PCMs)
Paraffin balmumu gibi PCMler, tuz hidratlar ve yağ asitleri katılaşma sırasında ısıyı absorbe eder ve yüksek hacimli dönemlerde ısınır. 5G uzaktan radyo kafalarında (RHs), PCM dolu ısı bataklığı, çevre havanın 50°C'yi aştığında bile kavurururulabilir.
Doğrudan-to-Chip Microfluidic Soğutma
Kesme-ye dönük gelişme, mikrofluidic kanalları doğrudan 5G kirişi fişeklerinin silikon substratına dahil ediyor.Bu kanallardan serin bir şekilde dolaşıma kadar, bu teknik bir sonraki nesil bazil işlemcilere ulaşmadan önce kaynakta standart hale gelebilir.
Akıllı Termal Yönetim
IoT Sensör Ağları ve Tahmin Edici Analytics
Modern 5G siteleri, bir birim ısı limitlerine yaklaşırken, fan hızlarına veya sıvı akış hızlarına proaktif olarak ayarlandığında, günün en sıcak saatine kadar bir temel istasyon otomatik olarak soğutmayı sağlayabilir.
Adaptif Fan ve Pump Control
Değişken-frezeler (VFDs) hayranları ve pompalar, sabit ayar noktalarına dayanan gerçek ısı yüküne dayanan granular ayarlamalarına izin verir. sensör geri bildirimleriyle birlikte, bu sistemler enerji tüketimini 30-50% sabit hızlı bir işlemle azaltabilir. Bazı uygulamalar akustik gürültü, güç kullanımı ve bileşen sıcaklığı arasında takas etmeyi güçlendirmek için takviyeyi kullanır, konut bölgelerinde 5G yüklemeleri için kritik bir göz önünde bulundurun.
Tasarım Optimizasyonu ve Miniaturization
C ⁇ Akışkanlar Dinamik (CFD) Erken Tasarımda
Tasarımcılar şimdi hava akış modellerini ve ısı performansını fiziksel prototipleri inşa etmeden değerlendirmeye güvenmektedir. Bu araçlar 5G küçük hücreli muhafazalarda sıcak noktaları tanımlamaya yardımcı olur ve beton dağıtımını optimize etmek için mühendislere izin verir ve Ansys ve Siemens gibi şirketler, termal marjların karşılaştırıldığında geliştirme döngülerinin %40'a kadar azaltıldığı elektronik soğutma için özel modüller sunar.
3D Heat Exchangers
Katkı üretimi, ısı bataklığı ve soğuk plakaların üretimini geleneksel olarak makineli olmayan iç kompleks kanallarla sağlar. Lattice yapıları aynı hacimde 200-300% artışla yüzey alanını arttırır, doğal konveksiyon ve radiative soğutmayı dramatik bir şekilde geliştirir. GE ve Sandia Ulusal Laboratuvarlar, yüksek ısı fluxları kompakt faktörlerde idare eden titanyum ve alüminyum 3D baskılı ısı değiştiricileri geliştirdi - her milimetrenin aynı hacimde 5G antenleri için mükemmel bir şekilde mükemmel bir şekilde geliştirir.
Multi-Chip Modüllerde Termal Yönetim (MCMs)
Ayaklanmayı azaltmak için, 5G ekipman giderek daha fazla miktarda çip işlemcisi, hafıza ve güç yönetimi tek bir pakette ölür.Böyle 3D yığınlarda ısıyı yönetmek, daha yüksek veri oranlarında güvenilir bir işlem gerektirir. IMEC araştırma merkezinden son çalışmalar, staggered die çöplü soğutma ile birlikte ölmekte olan son çalışmalar, 5°C'nin altındaki ölüleri koruyabilmektedir.
Gerçekçi Koşullar Altında Yeniden Tanımlama ve Test
Termal yönetim çözümleri, TIMs, gazketleri ve fan yataklar gibi tüm yaşam döngüsü üzerinde doğrulanmalıdır, ki bu genellikle 15-20 yıl boyunca açık havada çalışır. 85°C ve% 85 nem (85/85 test) TIMs, gazketleri ve fan yataklar arasındaki sıcaklıkları gösterir.
Deeper Insights için Dış Kaynaklar
Termal arayüz materyallerin ve karakterizasyonlarının kapsamlı bir incelemesi için, 5G-spic termal yönetim üzerine yapılan bir araştırmayı ifade eder.[DÜDÜDÜT:1). IEEE'nin 8.Bölüm:2).Çalışan ve İmalat Teknolojisi[Döneticileri, Ambalaj ve İmalat Teknolojisi[Döneticileri, 5G özel termal yönetim üzerine kurulu bir araştırmayı yayınlar.)
Sonuç: Bir Convergent Path Forward
5G altyapısı için termal yönetim alanı, ağ performansı gibi temel bir uygulama disiplininden gelişmektedir. Grafikte ve boron nitride kompozitler gibi, akıllı sıvı soğutma ve tahmin edilebilir dijital ikizler ile birlikte, daha yüksek frekanslar ve yoğun dağıtımlarla, daha yüksek frekanslar ve yoğun dağıtımlarda, daha yüksek oranda rekabetçi bir avantaj elde etmenin mümkün olan sınırlarını güçlendirmektedir.