Связь и центры обработки данных

С развитием 5G, облачных вычислений, искусственного интеллекта и больших данных вычислительные и передающие нагрузки телекоммуникационного оборудования и центров обработки данных резко возросли. По мере увеличения плотности мощности чипов тепловое управление становится одной из ключевых задач при проектировании систем. Независимо от того, касается ли это Модулях ВЧ-усилителей мощности и оптических модулях в базовых станциях 5G или о процессорах, GPU и коммутационных чипах в центрах обработки данных ер с, эффективное тепловое управление в ограниченных пространствах имеет важнейшее значение для обеспечения долгосрочной стабильной работы. Недостаточный тепловой дизайн может привести к чрезмерному повышению температуры перехода устройства, что вызывает снижение производительности, рост количества отказов, сокращение срока службы и даже отключение системы, влекущее значительные экономические потери.

Типичные проблемы терморегулирования телекоммуникационного оборудования включают: компактные габариты, высокую плотность мощности и ограниченное пространство для охлаждения; сложные условия установки, при которых наружные базовые станции подвергаются экстремальным температурным циклам, осадкам, пыли и солевому туману; требование к оборудованию базовых станций работать непрерывно без перебоев, что предъявляет высокие требования к надёжности и бесперебойной работе систем охлаждения без необходимости обслуживания; а также учёт таких факторов, как вес, стоимость и энергопотребление, с целью снижения общей стоимости владения (TCO) для операторов. Центры обработки данных сталкиваются с такими проблемами, как сложная организация воздушных потоков внутри стоек, выраженные локальные перегревы и высокое энергопотребление вентиляторов, что требует баланса между тепловой эффективностью и показателем PUE (эффективность использования энергии).

Для различных сценариев применения в телекоммуникациях и центрах обработки данных могут использоваться различные решения для теплового управления. Для усилителей мощности 5G базовых станций и активных антенных блоков (AAU) обычно применяются тепловые трубки или теплораспределители в сочетании с фрезерованными радиаторами. Они быстро и равномерно передают тепло от чипов на пластины радиатора, которые затем рассеивают его за счёт естественной конвекции. Для наружного высокомощного оборудования могут применяться ребристые радиаторы или монолитные литые под давлением радиаторы, а анодирование поверхности или нанесение защитных покрытий повышает коррозионную стойкость. В серверах центров обработки данных, как правило, используются системы охлаждения с принудительной воздушной циркуляцией, сочетающие радиаторы и вентиляторы; при этом широко применяются радиаторы штыревого типа благодаря всенаправленному отводу тепла и высокой тепловой эффективности. Для систем высокопроизводительных вычислений (HPC) и кластеров обучения ИИ всё чаще применяются жидкостные системы охлаждения. Они используют холодильные пластины для непосредственной передачи тепла в циркулирующую жидкостную систему, что значительно снижает температуру перехода и потребление энергии вентиляторами.