Met de vooruitgang van 5G, cloudcomputing, kunstmatige intelligentie en big data zijn de reken- en transmissielasten van communicatieapparatuur en datacenters snel toegenomen. Naarmate de vermogensdichtheid van chips blijft stijgen, is thermisch management uitgegroeid tot een van de kernuitdagingen in het systeemontwerp.
Met de vooruitgang van 5G, cloudcomputing, kunstmatige intelligentie en big data zijn de reken- en transmissiebelastingen van communicatieapparatuur en datacenters snel toegenomen. Aangezien de vermogensdichtheid van chips voortdurend stijgt, is thermisch beheer uitgegroeid tot een van de kernuitdagingen in het systeemontwerp. Of het nu gaat om de RF-vermoeversterkermodules en optische modules binnen 5G-basisstations, of om de CPU's, GPU's en schakelchips in datacentra er s, efficiënt thermisch management binnen beperkte ruimtes is essentieel om een stabiele werking op lange termijn te garanderen. Onvoldoende thermisch ontwerp kan leiden tot te hoge junctietemperaturen van apparaten, wat resulteert in prestatieverlies, hogere uitvalpercentages, verkorte levensduur en zelfs systeemuitval, met aanzienlijke economische verliezen tot gevolg.
Typische thermomanagementuitdagingen voor communicatieapparatuur zijn onder andere: compacte vormfactoren, hoge vermogensdichtheid en beperkte ruimte voor koeling; complexe installatieomgevingen waarbij buitenbasisstations extreme temperatuurschommelingen, neerslag, stof en zoutnevel moeten doorstaan; de eis dat basisstationapparatuur continu zonder onderbreking moet functioneren, wat zeer betrouwbare, onderhoudsvrije koeloplossingen vereist; naast overwegingen met betrekking tot gewicht, kosten en energieverbruik om de totale eigendomskosten (TCO) van exploitanten te verlagen. Datacenters staan voor uitdagingen zoals complexe luchtvloeiorganisatie binnen racks, duidelijke geconcentreerde warmteplekken en hoog ventilatorenergieverbruik, wat een evenwicht vereist tussen thermische efficiëntie en PUE (Power Usage Effectiveness).
Voor verschillende toepassingsscenario's in de telecommunicatie en datacenters kunnen meerdere oplossingen voor thermisch management worden ingezet. Voor 5G-basisstationversterkers en AAU's (Actieve Antenne-eenheden) worden vaak heatpipes of warmteverspreiders gecombineerd met Skived Fin-koellichamen gebruikt. Deze zorgen ervoor dat chipwarmte snel en gelijkmatig wordt overgebracht naar de lamellen, die deze vervolgens via natuurlijke convectie afvoeren. Voor buiten geplaatste apparatuur met hoog vermogen kunnen lamellenkoellichamen of gegoten monolithische koellichamen worden ontworpen, waarbij oppervlaktebehandelingen zoals anodiseren of coating de corrosieweerstand verbeteren. Voor servers in datacenters wordt doorgaans gebruikgemaakt van geforceerde luchtkoeling door koellichamen te combineren met ventilatoren, waarbij pin-fin-koellichamen veelvuldig worden toegepast vanwege hun omnidirectionele warmteafvoer en hoge thermische efficiëntie. Voor high-performance computing (HPC) en AI-trainingclusters worden vloeistofkoelsystemen steeds vaker toegepast. Deze maken gebruik van koudeplaten om warmte direct over te dragen naar een circulerend vloeistofcircuit, wat de junctietemperatuur en het stroomverbruik van ventilatoren aanzienlijk verlaagt.
EN
