來源 |中國廣電5G，導熱邦

夏天滾燙的熱浪毫不留情地“普渡”眾生，讓人們隻想一天24小時抱著空調度日，對冷氣難以企及的室外望而生畏。不過你吹著空調刷手機時，有沒有想過一個問題：平時手機連續大功率運作幾個小時就會發熱燙手，可那些戶外基站要為我們24小時提供網絡信號，暴露在太陽的“毒打”下，它們會熱成什麼樣？它們難道也像人和手機，可以舒舒服服地窩在空調房裡？又或者，它們會不會像人一樣，一“怒”之下熱到想要“罷工”呢？

b51962eb55496b8f94720de9ee447325

來源：百度

說到這，咱們就用簡單的初高中物理知識，來好好瞭解一下5G基站的散熱難題，以及當前可行的基站降溫技術。能量守恒定律告訴我們，所有的能量都不會憑空產生或消失。電能和熱能可以互相轉化，比如初中所學的焦耳定律：Q=I²Rt，就是描述瞭電流通過電阻時產生的熱效應，我們懶人必備的電飯鍋、電烤箱和烘幹機也利用瞭這一原理。

隨著信息時代的來臨，人類對大數據和雲計算的需求越來越強，對網速的要求也越來越高，於是移動通信技術、材料技術等一代代升級，智能設備的性能不斷提升。但正如強調過的能量守恒，高性能不會憑空而來，它需要大量的能量維持，我們目前生活最常用的就是電能；而一旦電流過大，設備溫度就會升高，會縮短設備使用壽命，嚴重時甚至會直接燒壞設備。小夥伴想必都有所體會：手機放著不玩可以待機好幾天，可一旦開始玩遊戲、看電影，不僅電量降得快，而且手機也會發燙，輕則視頻卡頓，重則手機宕機。

64442a3ce68c9c02ebb420f74b8ef59d

來源：百度

當人們窩在冰涼的空調房裡“嗖嗖”上網時，可以想象5G基站卻在太陽底下被曬得“大腦嗡嗡”的情景。當龐大的數據流量需求如海嘯般湧來，疊加對傳輸速率的高要求，以及5G使用的多天線技術使得計算功耗大幅增加，這就意味著5G基站會消耗大量的電量，換言之，也就會產生大量的熱量。如果無法及時散熱，不僅會降低基站工作效率，還容易因超負荷運轉而造成基站設備損壞、宕機斷網等現象。同時，出於信號傳輸要求，5G基站也往往建在空曠的山頂、野外或者樓頂，可謂直接暴露在太陽直射中。因此每當夏季，5G基站“內外受熱”，散熱難也越發嚴重。

來源：百度

這時你可能會說，簡單，我們給它物理降溫不就行瞭嗎？既然解決手機、電腦發熱可以外接風扇或者用冰袋冰一冰，在5G基站裡安裝大功率空調也不是難事吧？空調降溫確實是常用的一項辦法，不過這僅僅是治標不治本，並且還多出瞭一項電力支出，讓基站耗電問題越發嚴重。有數據表明，5G單基站功耗是4G單基站的2.5-4倍，甚至在幾年前，還曾有媒體報道瞭這樣一則新聞：因為耗電量太大，高昂電費難以承受，某地曾在夜間部分時段休眠關閉部分5G基站。

dcacd6baaec37a36c8c0a1b0938464f5

來源：百度

比普通的空調降溫更高級一些的，是給基站用“液冷”。這是一種在航空航天領域常用的技術，主要是利用裝有冷卻液的散熱管去直接冷卻電子設備。與“吹冷風”的空調相比，首先輸送液體比輸送風更加容易，並且我們知道液體可以存儲和運輸熱量，這些吸收瞭電熱的液體溫度升高後，可以用於供暖也可以將熱量散給室外；而當失去熱量、溫度降低後，它們還可以重復使用，十分節能環保。此外，液冷也比風冷更靠近熱源，能做到精準冷卻。

以上“風冷”和“液冷”都是出於“降低表面溫度”的考慮，但我們也可以從“加快散熱”這一角度出發，使用更能向外界傳遞熱量的器件。目前，5G基站主流使用的散熱器件都是“半固態壓鑄件+吹脹板”，它們不僅導熱率高、散熱速度快，還具備重量輕、外形美觀等優勢，能幫助5G基站減輕自身重量，可謂“強強聯合”。

5G基站引入大規模天線技術，AAU的體積、重量、散熱都受到挑戰。如何在三者之間找到平衡點，做好AAU設計，需要采用多種新技術、新工藝、新材料結合。在聊我們今日即將展開的AAU散熱設計之前，先看看AAU的結構。

來源：百度

接下來看看AAU的散熱方案都有哪些？AAU傳統散熱方案：1、降低芯片與外殼的溫差，采用高導熱界面材料和熱管；2、降低外殼表面溫度，增加設備的外殼體積，加大表面積；3、改善外殼溫度均勻性，采用鑄鋁加厚外殼。

在實際產品中，方案 1 的改善效果有限，當外殼被太陽光暴曬時，其表面溫度可高達60℃至90℃。而很多芯片的Tc要求在90℃以內，此時將無法滿足散熱要求；對於方案 2 和方案 3 ，通常產品的外觀尺寸和產品重量有一定的限制，不能隨意的增大。因此5G散熱將是一個很大的挑戰，需要更有效的散熱設計。

AAU基站新的散熱方案

基站內部發熱模塊產生的熱量，會使密閉腔體內的溫度升高，當溫度一致後，再傳至外殼，通過空氣對流散熱。AAU散熱可以從新材料，新結構設計及新的散熱方案入手。

（1）新的散熱方案，液冷散熱：散熱片連接的導熱管下方有特殊的散熱液體，其沸點比較低，吸收熱量後會蒸發為氣體到頂部，散發熱量後重新液化，回流至原來的地方，從而提高散熱效率。

（2）新材料：AAU除瞭內部使用TIM、散熱材料及方案外，半固態壓鑄件具有重量輕和散熱性能好的優勢，吹脹板具有熱傳導效率高、制冷速度快的優勢，結合半固態壓鑄件和吹脹板的散熱器件有望大幅提升5G基站散熱價值量。

（3）新的結構設計：另外廠商在AAU散熱片結構上通過結構創新設計優化整機體積重量，引入新工藝，在整機結構上實現瞭輕量化。例如傳統設計的散熱齒，下部熱量上部擴散，造成散熱齒結構上部溫度高，降低散熱效率，成為散熱瓶頸。中興通訊獨特的V齒結構設計，改進散熱氣流，使冷空氣正面進兩側出，避免熱級聯，散熱提升20%，成為業界首創。

來源：公開資料

最後，前段時間一度成為各大平臺頭條的超導材料LK99如果能得到證實，那麼就可以一勞永逸解決5G基站乃至所有電子設備的散熱問題。從理論來說，電流通過超導體材料時，不會損失任何電能且不會產生任何熱量，因此它是人們理想中的集高效利用與節能環保於一身的完美材料。然而受限於技術難題，雖然有許多構想和設計成果發表於權威學術雜志，但距離“超導二極管”的大規模應用，我們還有很長一段路要走。所以，每當你透過窗戶望向陽光灼熱的室外，請不要忘記感謝兢兢業業戶外“站崗”的5G基站——正是它們日復一日忍耐著高溫，才有瞭我們在空調房中如水般絲滑的網上沖浪。

END

★ 平臺聲明部分素材源自網絡，版權歸原作者所有。分享目的僅為行業信息傳遞與交流，不代表本公眾號立場和證實其真實性與否。如有不適，請聯系我們及時處理。歡迎參與投稿分享！