5G基地局の冷却の課題

2025年までに、通信業界は世界の電力の20％を消費します&＃39;モバイル通信ネットワークでは、基地局は電力の大規模な消費者であり、エネルギー消費の約80％は広く分散した基地局からのものです。 暗号化された基地局が増えると、エネルギー消費量が増えることになります。これは、5Gネットワ​​ークが直面する主要なコストの課題です。

エネルギー構造から、電力消費は、より高いコストと環境汚染へのより大きな間接的な圧力を意味します。

熱設計の観点から、基地局はより多くの熱を発生し、温度制御の難しさが急激に高まります。

通信業界で働いたことのあるエンジニアは、通信基地局は通常、建物の屋根や現場の高い場所にある鉄製のフレームに設置されていることを知っています。 サイズと重量は、機器の設置の利便性にとって非常に重要です。"偶然にも& quot; 消費電力、体積、および重量が、熱設計のコア設計境界条件であるということです。

過去の設計習慣から、基地局は典型的な密閉型自然放熱装置です（屋外アプリケーションには厳格な防水性と防塵性が必要です）。 コンポーネントから熱が放出された後、場所は2つだけです。

1.内部デバイスに吸収される-熱は内部エネルギーに変換され、デバイスの温度が上昇します。

2.温度差により、高温の物体から低温の物体に熱が伝達されます。温度が安定すると、熱伝達率=発熱率になります。

製品の体積と重量を減らすために、そのような製品の熱設計の需要は、熱伝達効率を最大化し、同じ空間での熱伝達抵抗を減らすために進化しました。 ここでの伝熱抵抗は、内部熱抵抗と外部熱抵抗に分けられます。

内部熱抵抗を低減するには、適切なチップレイアウトが必要です。これにより、熱源自体が放熱シェルに近くなります。 これは、ハードウェアエンジニアと熱設計エンジニアの共同作業です。

材料の観点から、チップとハウジングの間に熱界面材料を塗布する必要があります。 5G基地局は、熱インターフェース材料の大幅な改善を促進する可能性があります。これは、次の側面で明らかになります。

1.可能な限り低い熱抵抗-より高い熱伝導率とより優れた界面濡れ性が必要です。

2.信頼性-基地局は、世界中の複雑な屋外環境で使用されており、温度範囲は-40°C〜55°Cで、故障後の保守が困難です。優れた熱安定性、たるみ防止、ひび割れ防止に優れています。

3.使いやすさ-5G基地局は大量の熱放散を使用し、材料の組み立ての自動化と組み立てプロセスで発生する応力が必要です。

自然熱放散の効率は限られています。 パワーウォールの接近に伴い、基地局の空冷や液冷も検討されています。 温度を適切に制御すると、製品の信頼性に影響を与えるだけでなく、デバイスの消費電力も削減されます。

リーク電流による静的消費電力は、温度の上昇とともに急激に増加し、チップ製造プロセスの進化に伴い、トランジスタのサイズはますます小さくなり、リーク電流はますます大きくなります。

これは、チップの消費電力に対する温度の影響がますます重要になることを意味します。 温度が適切に制御されていないと、製品の消費電力が増加し、さらに熱くなり、製品&＃39;の熱サイクルが悪化します。

近年、電気料金は事業者の約20％を占めています&＃39; ネットワーク保守コスト。 電力の問題が、事業者が5Gネットワ​​ークに投資するための大きなプレッシャーになることは間違いありません。

政府、事業者、機器ベンダー、および電力網会社は、5G基地局の電力消費と電力コストを削減するために協力する必要があります。