Desafíos térmicos de las estaciones 5G

Para 2025, la industria de las telecomunicaciones consumirá el 20 % de la electricidad mundial y, en la red de comunicaciones móviles, las estaciones base son los principales consumidores de energía y alrededor del 80 % del consumo de energía proviene de estaciones base ampliamente distribuidas. Las estaciones base más densas significan un mayor consumo de energía, lo cual es un gran desafío de costos para las redes 5G.

En términos de estructura energética, el consumo de energía significa mayores costos y una mayor presión indirecta sobre la contaminación ambiental. Desde la perspectiva del diseño térmico, la generación de calor de la estación base aumenta y la dificultad del control de la temperatura aumenta repentinamente.

Los ingenieros que han trabajado en la industria de las comunicaciones saben que las estaciones base de comunicaciones generalmente se instalan en marcos de hierro en los techos de edificios y lugares altos en la naturaleza. El volumen y el peso son críticos para la facilidad de instalación del equipo. Coincidentemente, el consumo de energía, el volumen y el peso son todas condiciones límite de diseño centrales en el diseño térmico.

A partir de los hábitos de diseño anteriores, la estación base es un dispositivo de disipación de calor natural cerrado típico (la aplicación en exteriores requiere una estricta resistencia al agua y al polvo). Después de que los componentes emiten calor, solo hay dos lugares:

1. Absorbido por dispositivos internos: el calor se convierte en energía interna, lo que hace que aumente la temperatura del dispositivo;

2. Debido a la diferencia de temperatura, el calor se transfiere del objeto de alta temperatura al objeto de baja temperatura; cuando la temperatura es estable, la tasa de transferencia de calor=es la tasa de generación de calor.

Para reducir el volumen y el peso de los productos, la demanda de diseño térmico de dichos productos ha evolucionado para maximizar la eficiencia de la transferencia de calor y reducir la resistencia térmica de la transferencia de calor en el mismo espacio. La resistencia térmica de transferencia de calor aquí se divide en resistencia térmica interna y resistencia térmica externa.

La reducción de la resistencia térmica interna requiere un diseño de chip razonable, de modo que la fuente de calor en sí esté más cerca de la carcasa de disipación de calor. Este es un esfuerzo de colaboración entre los ingenieros de hardware y los ingenieros de diseño térmico.

Desde el punto de vista del material, es necesario aplicar un material de interfaz térmica entre el chip y la carcasa. Las estaciones base 5G pueden promover una gran mejora en los materiales de la interfaz térmica, lo que se refleja en los siguientes aspectos:

1. La resistencia térmica más baja posible: se requiere una conductividad térmica más alta y una mejor humectación de la interfaz;

2. Confiabilidad: las estaciones base se utilizan en entornos exteriores complejos, en todo el mundo, con un rango de temperatura de -40C~55C, y el mantenimiento es difícil después de fallas: excelente estabilidad térmica, anti-pandeo, anti-fisuras

3. Usabilidad - 5Las estaciones base G se usan en gran cantidad y múltiples chips comparten la disipación de calor del chasis, lo que requiere la automatización del ensamblaje del material y el estrés generado durante el proceso de ensamblaje.

Desde la perspectiva de la carcasa, el consumo de energía aumenta y es necesario diseñar una forma de aleta más razonable para que coincida con el nivel de material de alto consumo de energía de la estación base, y los materiales con menor densidad, mejor conductividad térmica y fuerte resistencia a la corrosión son requerido. La aplicación de la placa de inflación en la estación base se basa en su alta conductividad térmica y baja densidad. Debido a las propiedades de baja densidad y alta conductividad térmica, la aplicación de productos de flujo de dos fases en estaciones base será cada vez más extensa. El auge de la fundición a presión semisólida y otros procesos también ha promovido la mejora de la conductividad térmica de los materiales de carcasa de fundición a presión.

La eficiencia de la disipación natural del calor es limitada. Con el aumento de potencia, también se están estudiando la refrigeración por aire y la refrigeración por líquido de las estaciones base. Cuando la temperatura está bien controlada, no solo mejora la confiabilidad del producto, sino que también reduce el consumo de energía del dispositivo.