Os desafios de resfriamento das estações base 5G

Em 2025, a indústria de comunicações consumirá 20% da eletricidade mundial' s e, nas redes de comunicação móvel, as estações base são grandes consumidoras de eletricidade e cerca de 80% do consumo de energia vem de estações base amplamente distribuídas. Mais estações base criptografadas significam maior consumo de energia, o que é um grande desafio de custo para as redes 5G.

Da estrutura energética, o consumo de energia significa custos mais elevados e maior pressão indireta sobre a poluição ambiental.

Do ponto de vista do projeto térmico, a estação base gera mais calor e a dificuldade de controle da temperatura aumenta drasticamente.

Os engenheiros que trabalharam na indústria de comunicação sabem que as estações rádio-base de comunicação geralmente são instaladas em estruturas de ferro no telhado dos edifícios e em lugares altos no campo. O tamanho e o peso são muito importantes para a comodidade da instalação do equipamento.&Coincidentally" é que o consumo de energia, o volume e o peso são as principais condições de limite do projeto térmico.

Com base nos hábitos de design anteriores, a estação base é um dispositivo de dissipação de calor natural fechado típico (aplicações externas exigem impermeável e poeira). Depois que o calor é emitido dos componentes, existem apenas dois locais:

1. Absorvido por dispositivos internos - o calor é convertido em energia interna, fazendo com que a temperatura do dispositivo aumente;

2. Devido à diferença de temperatura, o calor é transferido do objeto de alta temperatura para o objeto de baixa temperatura - quando a temperatura se estabiliza, a taxa de transferência de calor=a taxa de geração de calor

Para reduzir o volume e o peso dos produtos, a demanda por design térmico de tais produtos evoluiu para maximizar a eficiência da transferência de calor e reduzir a resistência à transferência de calor no mesmo espaço. A resistência de transferência de calor aqui é dividida em resistência térmica interna e resistência térmica externa.

A redução da resistência térmica interna requer um layout de chip razoável, de modo que a fonte de calor em si esteja mais próxima da camada de dissipação de calor. Este é o trabalho colaborativo de engenheiros de hardware e engenheiros de projeto térmico.

Do ponto de vista do material, um material de interface térmica precisa ser aplicado entre o chip e o alojamento. As estações base 5G podem promover uma grande melhoria no material de interface térmica, que se manifesta nos seguintes aspectos:

1. A menor resistência térmica possível - maior condutividade térmica e melhor molhabilidade da interface são necessárias;

2. Estações de base de confiabilidade são usadas em ambientes externos complexos, em todo o mundo, com uma faixa de temperatura de -40C ~ 55C, difícil de manter após falha - excelente estabilidade térmica, anti-flacidez e anti-rachaduras

3. Estações base de usabilidade 5G usam uma grande quantidade de dissipação de calor, e há requisitos para automação de montagem de material e estresse gerado no processo de montagem.

A eficiência da dissipação natural de calor é limitada. Com a aproximação da parede de energia, o resfriamento a ar e o resfriamento a líquido das estações base também estão sendo estudados. Quando a temperatura é bem controlada, não só afetará a confiabilidade do produto, mas também reduzirá o consumo de energia do dispositivo.

O consumo de energia estática causado pela corrente de fuga aumentará rapidamente com o aumento da temperatura e, com a evolução do processo de fabricação do chip, o tamanho do transistor se tornará cada vez menor e a corrente de fuga ficará cada vez maior.

Isso significa que o impacto da temperatura no consumo de energia do chip se tornará cada vez mais significativo. Se a temperatura não for controlada adequadamente, o consumo de energia do produto aumentará, o que aumentará ainda mais e causará a deterioração do ciclo térmico do produto'.

Nos últimos anos, as despesas com eletricidade representaram cerca de 20% das operadoras' custos de manutenção de rede. Não há dúvida de que os problemas de energia se tornarão uma grande pressão para as operadoras investirem em redes 5G.

O governo, as operadoras, os fornecedores de equipamentos e as empresas da rede elétrica precisam trabalhar juntos para reduzir o consumo de energia e os custos com eletricidade das estações base 5G.