Desafios térmicos das estações 5G

Até 2025, a indústria de telecomunicações consumirá 20% da eletricidade mundial e, na rede de comunicação móvel, as estações base são os principais consumidores de energia, e cerca de 80% do consumo de energia vem de estações base amplamente distribuídas. Estações base mais densas significam maior consumo de energia, o que é um grande desafio de custo para redes 5G.

Em termos de estrutura energética, o consumo de energia significa maiores custos e maior pressão indireta sobre a poluição ambiental. Do ponto de vista do design térmico, a geração de calor da estação base aumenta e a dificuldade de controle de temperatura aumenta repentinamente.

Os engenheiros que trabalharam na indústria de comunicação sabem que as estações base de comunicação geralmente são instaladas em estruturas de ferro nos telhados de edifícios e lugares altos na natureza. Volume e peso são críticos para a facilidade de instalação do equipamento. Coincidentemente, o consumo de energia, o volume e o peso são todas as principais condições de limite do projeto térmico.

Dos hábitos de design anteriores, a estação base é um típico dispositivo de dissipação de calor natural fechado (a aplicação externa requer impermeabilidade e poeira rigorosas). Depois que o calor é emitido dos componentes, existem apenas dois lugares:

1. Absorvido por aparelhos internos - o calor é convertido em energia interna, fazendo com que a temperatura do aparelho suba;

2. Devido à diferença de temperatura, o calor é transferido do objeto de alta temperatura para o objeto de baixa temperatura - quando a temperatura é estável, 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 térmica da transferência de calor no mesmo espaço. A resistência térmica 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 própria fonte de calor fique mais próxima do invólucro de dissipação de calor. Este é um esforço colaborativo entre engenheiros de hardware e engenheiros de design térmico.

Do ponto de vista do material, um material de interface térmica precisa ser aplicado entre o chip e o invólucro. As estações base 5G podem promover uma grande melhoria nos materiais de interface térmica, que se refletem nos seguintes aspectos:

1. A menor resistência térmica possível - maior condutividade térmica e melhor umectação de interface são necessários;

2. Confiabilidade - as estações base são usadas em ambientes externos complexos, em todo o mundo, com uma faixa de temperatura de -40C~55C, e a manutenção é difícil após falhas - excelente estabilidade térmica, antiderrapante, antirachadura

3. Usabilidade - 5As estações base G são utilizadas em grande quantidade e vários chips compartilham a dissipação de calor do chassi, o que requer automação da montagem do material e do estresse gerado durante o processo de montagem.

Do ponto de vista do invólucro, o consumo de energia é aumentado e uma forma de aleta mais razoável precisa ser projetada para corresponder ao nível de material de alto consumo de energia da estação base, e materiais com menor densidade, melhor condutividade térmica e forte resistência à corrosão são obrigatório. A aplicação da placa de inflação na estação base é baseada em sua alta condutividade térmica e baixa densidade. Devido às propriedades de baixa densidade e alta condutividade térmica, a aplicação de produtos de fluxo bifásico em estações base se tornará cada vez mais extensa. O aumento da fundição sob pressão semi-sólida e outros processos também promoveu a melhoria da condutividade térmica dos materiais de carcaça da fundição sob pressão.

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