Проблемы охлаждения базовых станций 5G
К 2025 году отрасль связи будет потреблять 20% мировой электроэнергии, а в сетях мобильной связи базовые станции являются крупными потребителями электроэнергии, и около 80% потребления энергии будет приходиться на широко распределенные базовые станции. Больше зашифрованных базовых станций означает более высокое потребление энергии, что является серьезной проблемой затрат, с которой сталкиваются сети 5G.
С точки зрения энергетической структуры потребление энергии означает более высокие затраты и большее косвенное воздействие на загрязнение окружающей среды.
С точки зрения теплового дизайна базовая станция выделяет больше тепла, и сложность регулирования температуры резко возрастает.
Инженеры, работавшие в сфере связи, знают, что базовые станции связи обычно устанавливаются на железных каркасах на крышах зданий и на возвышенностях в полевых условиях. Размер и вес очень важны для удобства установки оборудования." По совпадению" заключается в том, что потребляемая мощность, объем и вес являются основными расчетными граничными условиями при тепловом расчете.
Исходя из прежних дизайнерских привычек, базовая станция представляет собой типичное закрытое устройство с естественным отводом тепла (для использования вне помещений требуется строгая водонепроницаемость и пыленепроницаемость). После того, как от компонентов исходит тепло, остается только два места:
1. Поглощается внутренними устройствами - тепло преобразуется во внутреннюю энергию, вызывая повышение температуры устройства;
2. Из-за разницы температур тепло передается от высокотемпературного объекта к низкотемпературному объекту - когда температура стабилизируется, скорость теплопередачи=скорость тепловыделения.
Чтобы уменьшить объем и вес продуктов, спрос на тепловую конструкцию таких продуктов развился, чтобы максимизировать эффективность теплопередачи и снизить сопротивление теплопередаче в том же пространстве. Сопротивление теплопередаче здесь делится на внутреннее тепловое сопротивление и внешнее тепловое сопротивление.
Снижение внутреннего теплового сопротивления требует разумной компоновки микросхемы, чтобы сам источник тепла располагался ближе к теплоотводящей оболочке. Это совместная работа инженеров по аппаратному обеспечению и инженеров-теплотехников.
С материальной точки зрения необходимо нанести термоинтерфейсный материал между микросхемой и корпусом. Базовые станции 5G могут способствовать значительному улучшению материала термоинтерфейса, что проявляется в следующих аспектах:
1. Требуется минимально возможное тепловое сопротивление - более высокая теплопроводность и лучшая смачиваемость поверхности раздела;
2. Базовые станции надежности используются во всем мире в сложных наружных средах с диапазоном температур от -40 ° C до 55 ° C, трудно поддерживать после отказа, отличная термическая стабильность, защита от провисания и растрескивания.
3. Простота использования - базовые станции 5G используют большое количество рассеиваемого тепла, и существуют требования к автоматизации сборки материалов и напряжения, возникающего в процессе сборки.
Эффективность естественного отвода тепла ограничена. С приближением силовой стены изучаются также воздушное и жидкостное охлаждение базовых станций. Когда температура хорошо контролируется, это не только влияет на надежность продукта, но и снижает энергопотребление устройства.
Статическая потребляемая мощность, вызванная током утечки, будет быстро расти с повышением температуры, и с развитием процесса производства микросхем размер транзистора становится все меньше и меньше, а ток утечки будет все больше и больше.
Это означает, что влияние температуры на энергопотребление чипа будет становиться все более значительным. Если температура не контролируется должным образом, потребление энергии продуктом увеличится, что приведет к дальнейшему нагреванию и ухудшению теплового цикла продукта'
В последние годы на электроэнергию приходилось около 20% операторов' затраты на обслуживание сети. Нет сомнений в том, что проблемы с энергоснабжением станут огромным давлением для операторов, которые будут инвестировать в сети 5G.
Правительству, операторам, поставщикам оборудования и электросетевым компаниям необходимо работать вместе, чтобы снизить энергопотребление и затраты на электроэнергию базовых станций 5G.
