Komunikácie a dátové centrá

S rozvojom 5G, cloudového výpočetníctva, umelej inteligencie a veľkých dát rýchlo stúpol výpočtový výkon a prenosové zaťaženie komunikačného zariadenia a dátových centier. Keďže hustota výkonu čipov neustále rastie, riadenie tepla sa stalo jednou z kľúčových výziev pri návrhu systémov. Bez ohľadu na to, či ide o RF výkonové zosilňovače a optické moduly vo vnútri 5G základňových staníc alebo CPU, GPU a prepínacie čipy v dátových centrách - Nie. s, efektívne tepelné riadenie v obmedzených priestoroch je nevyhnutné na zabezpečenie dlhodobej stabilnej prevádzky. Nedostatočný tepelný návrh môže viesť k nadmerným teplotám priechodov zariadení, čo spôsobuje degradáciu výkonu, zvýšenú poruchovosť, skrátenú životnosť a dokonca výpadky systému, čo má za následok významné ekonomické straty.

Typické problémy s tepelným manažmentom komunikačného zariadenia zahŕňajú: kompaktné rozmery, vysokú hustotu výkonu a obmedzený priestor na chladenie; zložité inštalačné prostredia, kde vonkajšie základne stanice vydržia extrémne teplotné cykly, zrážky, prach a slanú mgлу; požiadavku na nepretržitú prevádzku základňového zariadenia bez prerušenia, čo si vyžaduje vysoce spoľahlivé, údržbou nevyžadujúce riešenia chladenia; spolu s ohľadom na hmotnosť, náklady a spotrebu energie za účelom zníženia celkových nákladov na vlastníctvo (TCO) operátorov. Dátové centrá čelia výzvam, ako sú zložité usporiadanie prúdenia vzduchu vo vnútri rackov, výrazné lokálne horúce miesta a vysoká spotreba energie ventilátorov, čo si vyžaduje vyváženie medzi tepelnou účinnosťou a PUE (efektívnosť použitia energie).

Pre rôzne aplikačné scenáre v telekomunikáciách a dátových centrách je možné použiť viacero riešení termálneho manažmentu. Pre vysokofrekvenčné zosilňovače a AAU (aktívne anténne jednotky) 5G základnových stanic sa bežne používajú tepelné rúrky alebo rozvádzače tepla kombinované s hrebeňovými chladičmi vyrobenými strihaním (Skived Fin). Tieto rýchlo a rovnomerne rozvádzajú teplo z čipu na lopúchky, ktoré ho následne odvádzajú pomocou prirodzeného konvekčného chladenia. Pre vonkajšie výkonné zariadenia je možné navrhnúť chladiče s lopúchkami alebo monolitické chladiče vyrobené tlakovým liatím, pričom povrchová anodizácia alebo povlaky zvyšujú odolnosť voči korózii. Servery v dátových centrách bežne využívajú systémy chladenia so zmuseným prúdením vzduchu, kde sú chladiče kombinované s ventilátormi; najčastejšie sa používajú chladiče s kolíkovými lopútkami (pin-fin) vďaka ich všesmernej disipácii tepla a vysokému tepelnému účinnosti. Pre výkonné počítacie systémy (HPC) a AI tréningové clustre sa čoraz viac uplatňujú kapalinové chladiace systémy. Tieto využívajú chladiace platne na priame prenášanie tepla do obežného kvapalinového systému, čím výrazne znížia prevádzkové teploty a spotrebu energie ventilátorov.