S rozvojem 5G, cloudových technologií, umělé inteligence a velkých dat rychle narůstají výpočetní a přenosové zátěže komunikačního zařízení a datových center. Jak stále roste výkonová hustota čipů, stává se tepelné řízení jednou z klíčových výzev při návrhu systémů.
S rozvojem 5G, cloudových technologií, umělé inteligence a velkých dat rapidně vzrostly výpočetní a přenosové zátěže komunikačního zařízení a datových center. Vzhledem k tomu, že hustota výkonu čipů stále roste, řízení tepla se stalo 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 termálního 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 postřiku; požadavek na nepřetržitý provoz základnových stanic bez přerušení, což vyžaduje vysoce spolehlivá a bezobslužná řešení chlazení; a dále úvahy týkající se hmotnosti, nákladů a spotřeby energie za účelem snížení celkových provozních nákladů (TCO). Datacentra 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 tepelných řešení. Pro zesilovače výkonu 5G základnových stanic a AAU (Active Antenna Units) se běžně používají heat-pipe nebo roštevní chladiče kombinované s heat-spreader, které rychle a rovnoměrně rozvádějí teplo z čipu na lamely, odkud je následně odváděno přirozenou konvekcí. Pro venkovní zařízení s vysokým výkonem lze navrhnout lamelové chladiče nebo odlité monolitické chladiče, u nichž povrchové anodické nebo lakované úpravy zvyšují odolnost proti korozi. Servery v datových centrech obvykle využívají systémy chlazení nuceným vzduchem, které kombinují chladiče s ventilátory, přičemž pin-fin chladiče jsou široce využívány díky svému univerzálnímu odvádění tepla a vysoké termální účinnosti. U výkonných počítačových systémů (HPC) a AI tréninkových klastrů se stále častěji uplatňují kapalinová chlazení. Ta využívají chladicí destičky (cold plates) k přímému přenosu tepla do obíhajícího kapalinového systému, čímž výrazně snižují teplotu přechodu a spotřebu energie ventilátorů.
EN
