Komunikace a datová centra

S rozvojem 5G, cloudových technologií, umělé inteligence a velkých dat rychle narůstají výpočetní a přenosové zátěže komunikačního zařízení a datových cent eR er rychle narůstají. Jak stále roste výkonová hustota čipů, stává se tepelné řízení jednou z klíčových výzev při návrhu systémů. Ať už jde o RF výkonové zesilovače a optické moduly uvnitř 5G základnových stanic nebo o CPU, GPU a přepínací čipy v datových cent eR s, efektivní tepelné management v omezených prostorech je zásadní pro zajištění dlouhodobě stabilního provozu. Nedostatečný tepelný návrh může vést k nadměrným teplotám přechodů zařízení, což má za následek degradaci výkonu, zvýšenou poruchovost, zkrácenou životnost a dokonce výpady systému, které způsobují významné ekonomické ztráty.

Typické výzvy tepelného managementu u komunikačního zařízení zahrnují: kompaktní rozměry, vysokou hustotu výkonu a omezený prostor pro chlazení; složité instalační prostředí, ve kterém venkovní základnové stanice čelí extrémním teplotním cyklům, srážkám, prachu a mořskému mlžení; požadavek na nepřetržitý provoz základnových stanic, vyžadující vysoce spolehlivá a bezúdržbová řešení chlazení; a také ohledy na hmotnost, náklady a spotřebu energie za účelem snížení celkových provozních nákladů (TCO). Data cent eR čelí výzvám, jako je složitá organizace toku vzduchu uvnitř racků, výrazné lokální horké body a vysoká spotřeba energie ventilátorů, což vyžaduje vyvážení mezi tepelnou účinností a PUE (efektivita využití energie).

Pro různé aplikační scénáře v oblasti telekomunikací a datových center lze použít více řešení tepelného managementu eR u zesilovačů výkonu a AAU (aktivních anténních jednotek) pro 5G základnové stanice se běžně používají tepelné trubice nebo roštevní chladiče kombinované s vyfrézovanými chladiči. Ty rychle a rovnoměrně rozvádějí teplo z čipu na lamely, odkud je následně odváděno prostřednictvím přirozené konvekce. U venkovního vysokovýkonového zařízení lze navrhnout lamelové chladiče nebo odlité monolitické chladiče, u nichž povrchové anodické nebo nátěrové úpravy zvyšují odolnost proti korozi. Servery v datech centrech obvykle využívají systémy chlazení nuceným vzduchem, které kombinují chladiče s ventilátory, přičemž široce používané jsou pin-fin chladiče díky svému všesměrovému odvádění tepla a vysoké termální účinnosti. U výkonných výpočetních systémů (HPC) a klastrů pro AI trénink jsou stále častější kapalinové chladicí systémy. Tyto systémy využívají chladicí destičky (cold plates) k přímému přenosu tepla do oběhového kapalného systému, čímž výrazně snižují teplotu přechodu a spotřebu energie ventilátorů.