ارتباطات و مراکز داده

با پیشرفت فناوری‌های 5G، رایانش ابری، هوش مصنوعی و داده‌های بزرگ، بار محاسباتی و انتقال تجهیزات ارتباطی و مراکز داده اره به سرعت افزایش یافته است. با ادامه افزایش چگالی توان تراشه‌ها، مدیریت حرارتی به یکی از چالش‌های کلیدی در طراحی سیستم تبدیل شده است. چه در مورد ماژول‌های تقویت‌کننده قدرت RF و ماژول‌های نوری در داخل ایستگاه‌های پایه 5G، یا CPUها، GPUها و تراشه‌های سوئیچینگ در مراکز داده اره ثانیه، مدیریت حرارتی کارآمد در فضاهای محدود برای اطمینان از عملکرد پایدار بلندمدت ضروری است. طراحی حرارتی ناکافی می‌تواند منجر به دمای بیش از حد در اتصالات دستگاه شود که در نتیجه باعث کاهش عملکرد، افزایش نرخ خرابی، کوتاه شدن عمر مفید و حتی قطعی سیستم شده و زیان‌های اقتصادی قابل توجهی را به دنبال دارد.

چالش‌های متداول مدیریت حرارتی تجهیزات ارتباطی شامل موارد زیر است: ابعاد کوچک دستگاه، چگالی توان بالا و فضای خنک‌کنندگی محدود؛ محیط‌های نصب پیچیده که در آن ایستگاه‌های پایه بیرونی تحت چرخه‌های دمایی شدید، بارش، گرد و غبار و پاشش نمک قرار دارند؛ نیاز به اینکه تجهیزات ایستگاه پایه به‌صورت مداوم و بدون وقفه کار کنند که راه‌حل‌های خنک‌کننده بسیار قابل اعتماد و بدون نیاز به نگهداری را الزامی می‌سازد؛ همراه با در نظر گرفتن مسائلی مانند وزن، هزینه و مصرف انرژی به‌منظور کاهش هزینه کل مالکیت (TCO) برای اپراتورها. مرکز داده اره چالش‌هایی مانند سازماندهی پیچیده جریان هوا درون رک‌ها، نقاط داغ محلی برجسته و مصرف بالای انرژی فن‌ها را تجربه می‌کند که لزوم توازن بین بازده حرارتی و PUE (بهره‌وری مصرف انرژی) را ضروری می‌سازد.

می‌توان از راهکارهای متعدد مدیریت حرارتی برای سناریوهای کاربردی مختلف در مخابرات و مراکز داده استفاده کرد اره برای تقویت‌کننده‌های توان ایستگاه پایه 5G و AAUها (واحدهای آنتن فعال)، معمولاً از لوله‌های حرارتی یا صفحات پراکنده‌کننده حرارتی همراه با شمع‌های خنک‌کننده ماشینی استفاده می‌شود. این سیستم‌ها گرما را به سرعت و به‌صورت یکنواخت از تراشه به شمع‌ها منتقل می‌کنند و سپس گرما از طریق همرفت طبیعی دفع می‌شود. برای تجهیزات بیرونی با توان بالا، می‌توان شمع‌های خنک‌کننده دندانه‌دار یا شمع‌های یکپارچه ریخته‌گری تحت فشار طراحی کرد که در آن‌ها عملیات اکسیداسیون سطحی یا پوشش‌دهی مقاومت در برابر خوردگی را افزایش می‌دهد. سرورهای مراکز داده معمولاً از طرح‌های خنک‌سازی اجباری با استفاده از شمع‌های خنک‌کننده و پروانه‌ها بهره می‌برند، که در آن شمع‌های پین-فین به دلیل توانایی توزیع حرارت در جهات مختلف و بازده حرارتی بالا، به‌طور گسترده مورد استفاده قرار می‌گیرند. برای مجموعه‌های محاسبات با عملکرد بالا (HPC) و آموزش هوش مصنوعی، راه‌حل‌های خنک‌سازی مایع روزبه‌روز رایج‌تر می‌شوند. این سیستم‌ها از صفحات سردکننده استفاده می‌کنند تا گرما را مستقیماً به یک سیستم مایع در مدار منتقل کنند که این امر دمای اتصال را به‌طور چشمگیری کاهش داده و مصرف توان پروانه‌ها را نیز کم می‌کند.