Comunicazioni e Data Center

Con l'avanzamento del 5G, del cloud computing, dell'intelligenza artificiale e del big data, i carichi computazionali e di trasmissione dei dispositivi di comunicazione e dei data center er sono aumentati rapidamente. Con la continua crescita della densità di potenza dei chip, la gestione termica è diventata una delle sfide principali nella progettazione dei sistemi. Che si tratti di Moduli di amplificazione RF e moduli ottici all'interno delle stazioni base 5G, oppure di CPU, GPU e chip di commutazione nei data center er s, una gestione termica efficiente negli spazi ristretti è essenziale per garantire un funzionamento stabile a lungo termine. Una progettazione termica inadeguata può portare a temperature eccessive nei giunti dei dispositivi, causando degrado delle prestazioni, aumento dei tassi di guasto, riduzione della durata e persino interruzioni del sistema, con conseguenti perdite economiche significative.

Le tipiche sfide nella gestione termica per l'equipaggiamento di comunicazione includono: fattori di forma compatti, elevata densità di potenza e spazio limitato per il raffreddamento; ambienti di installazione complessi in cui le stazioni base esterne devono sopportare cicli estremi di temperatura, precipitazioni, polvere e nebbia salina; la necessità che l'equipaggiamento delle stazioni base operi in modo continuo senza interruzioni, richiedendo soluzioni di raffreddamento altamente affidabili e prive di manutenzione; oltre a considerazioni relative a peso, costo e consumo energetico per ridurre il costo totale di proprietà (TCO) degli operatori. Data cent er affronta sfide come una complessa organizzazione del flusso d'aria all'interno dei rack, pronounced hot spot localizzati e un elevato consumo energetico dei fan, necessitando un equilibrio tra efficienza termica e PUE (Power Usage Effectiveness).

Possono essere impiegate diverse soluzioni di gestione termica per diversi scenari applicativi nelle telecomunicazioni e nei data center er per gli amplificatori di potenza delle stazioni base 5G e per le AAU (Unità antenna attive), vengono comunemente impiegati heat pipe o diffusori termici abbinati a dissipatori con alette ricavate dal pieno (Skived Fin). Questi distribuiscono rapidamente e in modo uniforme il calore del chip alle alette, che lo dissipano tramite convezione naturale. Per apparecchiature esterne ad alta potenza, possono essere progettati dissipatori alettati o dissipatori monoblocco ottenuti per pressofusione, con trattamenti superficiali di anodizzazione o rivestimento per migliorare la resistenza alla corrosione. Nei server dei data center si utilizzano tipicamente soluzioni di raffreddamento forzato ad aria che combinano dissipatori termici con ventole, dove i dissipatori a spine sono ampiamente adottati grazie alla loro capacità di dissipazione termica omnidirezionale e all'elevata efficienza termica. Per i sistemi di elaborazione ad alte prestazioni (HPC) e i cluster per l'addestramento dell'intelligenza artificiale (AI), le soluzioni di raffreddamento a liquido sono sempre più diffuse. Queste utilizzano delle piastre refrigeranti per trasferire direttamente il calore a un sistema di circolazione liquida, riducendo significativamente le temperature di giunzione e il consumo energetico delle ventole.