Reptes tèrmics de les estacions 5G

El 2025, la indústria de les telecomunicacions consumirà el 20 per cent de l'electricitat del món i, a la xarxa de comunicacions mòbils, les estacions base són els principals consumidors d'energia, i prop del 80 per cent del consum d'energia prové d'estacions base àmpliament distribuïdes. Les estacions base més denses significa un major consum d'energia, que és un gran repte de costos per a les xarxes 5G.

Pel que fa a l'estructura energètica, el consum d'energia suposa uns costos més elevats i una pressió indirecta més gran sobre la contaminació ambiental. Des de la perspectiva del disseny tèrmic, la generació de calor de l'estació base augmenta i la dificultat del control de la temperatura augmenta de sobte.

Els enginyers que han treballat a la indústria de la comunicació saben que les estacions base de comunicacions solen instal·lar-se sobre marcs de ferro als terrats dels edificis i llocs alts en estat salvatge. El volum i el pes són crítics per a la facilitat d'instal·lació de l'equip. Casualment, el consum d'energia, el volum i el pes són totes les condicions bàsiques del límit del disseny en el disseny tèrmic.

A partir dels hàbits de disseny passats, l'estació base és un típic dispositiu de dissipació de calor natural tancat (l'aplicació a l'aire lliure requereix estricte impermeable i a prova de pols). Després de l'emissió de calor dels components, només hi ha dos llocs:

1. Absorbit per dispositius interns: la calor es converteix en energia interna, fent que la temperatura del dispositiu augmenti;

2. A causa de la diferència de temperatura, la calor es transfereix de l'objecte d'alta temperatura a l'objecte de baixa temperatura; quan la temperatura és estable, la velocitat de transferència de calor=la taxa de generació de calor.

Per reduir el volum i el pes dels productes, la demanda de disseny tèrmic d'aquests productes ha evolucionat per maximitzar l'eficiència de transferència de calor i reduir la resistència tèrmica de transferència de calor al mateix espai. La resistència tèrmica de transferència de calor aquí es divideix en resistència tèrmica interna i resistència tèrmica externa.

La reducció de la resistència tèrmica interna requereix un disseny de xip raonable, de manera que la pròpia font de calor estigui més a prop de la carcassa de dissipació de calor. Aquest és un esforç col·laboratiu entre enginyers de maquinari i enginyers de disseny tèrmic.

Des del punt de vista del material, cal aplicar un material d'interfície tèrmica entre el xip i la carcassa. Les estacions base 5G poden promoure una gran millora en els materials d'interfície tèrmica, que es reflecteixen en els aspectes següents:

1. La menor resistència tèrmica possible: es requereix una major conductivitat tèrmica i una millor humectació de la interfície;

2. Fiabilitat: les estacions base s'utilitzen en entorns exteriors complexos, a tot el món, amb un rang de temperatura de -40C~55C, i el manteniment és difícil després de fallades: excel·lent estabilitat tèrmica, anti-enfonsament, anti-esquerdes

3. Usabilitat - 5Les estacions base G s'utilitzen en gran quantitat i diversos xips comparteixen la dissipació de calor del xassís, la qual cosa requereix l'automatització del muntatge del material i la tensió generada durant el procés de muntatge.

Des de la perspectiva de la carcassa, el consum d'energia augmenta, i cal dissenyar una forma d'aleta més raonable que coincideixi amb el nivell de material d'alt consum d'energia de l'estació base, i els materials amb menor densitat, millor conductivitat tèrmica i forta resistència a la corrosió són requerit. L'aplicació de la placa d'inflació a l'estació base es basa en la seva alta conductivitat tèrmica i baixa densitat. A causa de les propietats de baixa densitat i alta conductivitat tèrmica, l'aplicació de productes de flux bifàsic a les estacions base serà cada cop més extensa. L'augment de la fosa a pressió semisòlid i altres processos també ha promogut la millora de la conductivitat tèrmica dels materials de la carcassa de la fosa a pressió.

L'eficiència de la dissipació natural de la calor és limitada. Amb l'augment de potència, també s'està estudiant la refrigeració per aire i la refrigeració líquida de les estacions base. Quan la temperatura està ben controlada, no només millora la fiabilitat del producte, sinó que també redueix el consum d'energia del dispositiu.