الاتصالات ومراكز البيانات

مع تطور تقنيات الجيل الخامس (5G)، والحوسبة السحابية، والذكاء الاصطناعي، والبيانات الضخمة، ارتفعت أحمال الحوسبة والنقل في معدات الاتصالات ومراكز البيانات بسرعة كبيرة. ومع استمرار ارتفاع كثافة طاقة الرقائق، أصبحت إدارة الحرارة واحدة من التحديات الأساسية في تصميم الأنظمة. سواء تعلق الأمر بوحدات مضخم الطاقة الراديوية ووحدات الإرسال الضوئية داخل محطات قاعدة الجيل الخامس، أو وحدات المعالجة المركزية (CPU) وبطاقات الرسوميات (GPU) والشرائح المبدلة في مراكز البيانات إير s, يُعد التحكم الفعّال في الحرارة داخل المساحات المحدودة أمرًا ضروريًا لضمان تشغيل مستقر على المدى الطويل. ويمكن أن يؤدي التصميم الحراري غير الكافي إلى ارتفاع مفرط في درجات حرارة وصلات الجهاز، مما يسبب تدهور الأداء، وزيادة معدلات الأعطال، وتقليل العمر الافتراضي، بل وحتى تعطيل النظام، ما يؤدي إلى خسائر اقتصادية كبيرة.

تشمل التحديات النموذجية لإدارة الحرارة في معدات الاتصالات ما يلي: عوامل الشكل المدمجة، وكثافة الطاقة العالية، ومساحة التبريد المحدودة؛ والبيئات المعقدة للتركيب حيث تتعرض المحطات الأساسية الخارجية لدورات حرارة قصوى، والأمطار، والغبار، ورذاذ الملح؛ والحاجة إلى تشغيل معدات المحطات الأساسية باستمرار دون انقطاع، مما يتطلب حلول تبريد عالية الموثوقية وخالية من الصيانة؛ إلى جانب اعتبارات الوزن والتكلفة واستهلاك الطاقة لتقليل التكلفة الإجمالية للملكية (TCO) بالنسبة للمشغلين. وتواجه مراكز البيانات تحديات مثل تنظيم تدفق الهواء المعقد داخل الرفوف، ووجود بقع ساخنة محلية واضحة، واستهلاك عالي لطاقة المراوح، مما يستدعي تحقيق توازن بين الكفاءة الحرارية ومؤشر PUE (فعالية استخدام الطاقة).

يمكن استخدام حلول متعددة لإدارة الحرارة في سيناريوهات تطبيقات مختلفة في مجالات الاتصالات ومركز البيانات. بالنسبة لمضخمات الطاقة في محطات قاعدة الجيل الخامس (5G) ووحدات الهوائي النشطة (AAUs)، يتم عادةً استخدام أنابيب نقل الحرارة أو موزعات الحرارة بال kết hợp مع مشتّات حرارية من نوع Skived Fin. وهذه تعمل على توزيع الحرارة الصادرة عن الشريحة بسرعة وبشكل متجانس إلى الشفاه، والتي تقوم بعد ذلك بإبعاثها عبر التوصيل الطبيعي. أما بالنسبة للمعدات الخارجية عالية القدرة، فيمكن تصميم مشتّات حرارية ذات شفاه أو مشتّات حرارية وحيدة الصب بالقالب، مع إجراء معالجات سطحية مثل الأكسدة الكهربائية أو الطلاء لتحسين مقاومة التآكل. أما خوادم مراكز البيانات فغالباً ما تعتمد على تصاميم تبريد بالهواء القسري تجمع بين المشتّات الحرارية والمراوح، ويُعتمد على نطاق واسع فيها مشتّات حرارية من نوع pin-fin نظراً لقدرتها العالية على تبديد الحرارة بتوزيعها في جميع الاتجاهات وكفاءتها الحرارية العالية. وفيما يتعلق بحوسبة الأداء العالي (HPC) وعناقيد تدريب الذكاء الاصطناعي (AI)، أصبحت حلول التبريد السائل أكثر انتشاراً. وتستخدم هذه الحلول ألواح تبريد لتوجيه الحرارة مباشرة إلى نظام سائل دائر، مما يقلل بشكل كبير من درجات حرارة الوصلة واستهلاك طاقة المراوح.