Viễn thông và Trung tâm Dữ liệu

Với sự phát triển của 5G, điện toán đám mây, trí tuệ nhân tạo và dữ liệu lớn, tải tính toán và truyền tải của thiết bị viễn thông và các trung tâm dữ liệu er đã tăng vọt. Khi mật độ công suất chip tiếp tục gia tăng, quản lý nhiệt đã trở thành một trong những thách thức cốt lõi trong thiết kế hệ thống. Dù là các Mô-đun khuếch đại công suất RF và mô-đun quang trong các trạm gốc 5G, hay các CPU, GPU và chip chuyển mạch trong trung tâm dữ liệu er s, quản lý nhiệt hiệu quả trong không gian hạn chế là yếu tố thiết yếu để đảm bảo hoạt động ổn định dài hạn. Thiết kế nhiệt không đầy đủ có thể dẫn đến nhiệt độ mối nối thiết bị quá cao, gây suy giảm hiệu suất, tăng tỷ lệ hỏng hóc, rút ngắn tuổi thọ và thậm chí làm ngừng hoạt động hệ thống, dẫn đến những tổn thất kinh tế lớn.

Các thách thức điển hình về quản lý nhiệt cho thiết bị viễn thông bao gồm: kích thước nhỏ gọn, mật độ công suất cao và không gian làm mát hạn chế; môi trường lắp đặt phức tạp khi các trạm gốc ngoài trời phải chịu các chu kỳ nhiệt độ khắc nghiệt, mưa, bụi và muối biển; yêu cầu thiết bị trạm gốc phải vận hành liên tục không gián đoạn, đòi hỏi các giải pháp làm mát cực kỳ tin cậy và không cần bảo trì; cùng với các yếu tố cân nhắc về trọng lượng, chi phí và tiêu thụ năng lượng nhằm giảm tổng chi phí sở hữu (TCO) cho các nhà khai thác. Trung tâm dữ liệu er phải đối mặt với các thách thức như tổ chức luồng không khí phức tạp trong các tủ rack, các điểm nóng cục bộ rõ rệt và mức tiêu thụ năng lượng quạt cao, đòi hỏi cần cân bằng giữa hiệu quả làm mát nhiệt và PUE (Hiệu suất Sử dụng Năng lượng).

Có thể áp dụng nhiều giải pháp quản lý nhiệt cho các kịch bản ứng dụng khác nhau trong viễn thông và trung tâm dữ liệu er đối với bộ khuếch đại công suất trạm gốc 5G và các đơn vị ăng-ten chủ động (AAU), người ta thường sử dụng ống dẫn nhiệt hoặc tấm phân tán nhiệt kết hợp với tản nhiệt dạng vây cắt (Skived Fin). Những giải pháp này nhanh chóng và đồng đều truyền nhiệt từ chip đến các cánh tản nhiệt, sau đó thải nhiệt ra ngoài thông qua đối lưu tự nhiên. Đối với thiết bị công suất cao đặt ngoài trời, có thể thiết kế tản nhiệt dạng cánh hoặc tản nhiệt khối đúc nguyên khối, đồng thời xử lý bề mặt bằng anốt hóa hoặc phủ lớp bảo vệ để tăng khả năng chống ăn mòn. Các máy chủ trung tâm dữ liệu thường sử dụng thiết kế làm mát cưỡng bức bằng quạt kết hợp với tản nhiệt, trong đó tản nhiệt kiểu chân kim (pin-fin) được áp dụng rộng rãi nhờ khả năng tản nhiệt đa hướng và hiệu suất nhiệt cao. Đối với các cụm tính toán hiệu suất cao (HPC) và huấn luyện trí tuệ nhân tạo (AI), các giải pháp làm mát bằng chất lỏng ngày càng phổ biến. Những hệ thống này sử dụng các tấm làm lạnh (cold plates) để trực tiếp truyền nhiệt vào hệ thống chất lỏng tuần hoàn, giảm đáng kể nhiệt độ mối nối và mức tiêu thụ điện năng của quạt.