
前面談的是5G高頻的特性下面對于材料的差異,接下來要談的是在散熱問題上面,5G會有什么影響?
下圖表格橫軸是時間軸,當然就是不同移動的頻段或者通訊時代,縱軸是能量的損耗。大家可以看到從2G到3G到4G時代,其實因為傳輸速度的提升,所以能量的損耗基本上也是逐漸的增加。可以預期在5G時代的能量損耗會比這個還高,所以這一個對于散熱是一個更大的挑戰。能量損耗增加的情況下,怎么在限有空間里面去把散熱給做好?

這一個是目前5G或者是通用可能的散熱方案,我們期待目前基本上還是一個希望能用到被動式的散熱方案,也就是無風扇。因為風扇散熱雖然它的散熱效果好,但是它對于噪音或者是對于整機的厚度或者對于外觀都有不好的影響,所以基本上在移動裝置上面第一個追求的還是無風扇的方案。

無風扇方案大概分這兩個大的類別,第一個是垂直的散熱,首先我們希望把系統里面幾個高好耗熱零件的IC,它的熱先往垂直方向導出。這部分可能有CPU,可能有PA,可能有power的零件,所以左邊的就是一些不同垂直散熱的方案。右邊是水平散熱,第一個階段先把它往垂直方向導;
第二個階段希望它均勻的擴散,怎么樣的擴散出來?因為我們目前其實不希望散熱是集中在某一塊區域的,越大面積就可以借由材質本身的散熱能力,比如說機殼,我們會希望把它先均勻的散開來,在借由機殼本身的熱輻射以及熱的擴散能力,把它的熱給散發出去。
其實被動的散熱方案也就是無風扇的散熱方案,它有它的理論極限,比如說一個十三、十四寸的筆記本大小,如果你要采用被動的散熱方案,它整體系統的功耗可能不能超過6瓦,一旦超過6瓦,其實被動散熱的方案就會產生它的限制。所以5G的散熱方案會有兩個部分,一個是散熱材料本身,另外當然整個硬件的平臺,所以目前看來各個5G的硬件平臺也一直在往低功耗的方向走,不管是因特爾或者是高通,大家都期望把它控制在5瓦以下,讓整機的散熱能夠找到一個無風扇的散熱方案。所以接下來的挑戰會是5G毫米波的無風扇散熱方案怎么實現,當然這一點可能對于筆記本是比較容易的,因為畢竟它有比較大的一個裝置的面積,但是對于手機其實就是一個很大的挑戰,因為手機本身的大小,其實是比筆記本來說小了很多。

不同的移動通訊的時代,它對于材料的要求主要會在哪幾個部分?
首先在第一代行動通訊跟第二代行動通訊,因為基本上還是以語音為主,所以那時候的屏幕大小其實不是很大,所以那時候的材料重點還是以塑膠材料為主,像聚碳酸酯、ABS等材料,那主要追求的是外觀的效果,就是不同的外觀處理的效果,因為那時候其實銀幕的裝置不是它的主要考量,到了第三代行動通訊跟第四代行動通訊,尤其是蘋果這種全面積的時代,因為傳輸速率的提升,人們對于照片、視頻的要求變大,所以屏幕從當初的一點多寸的屏幕不斷的往上走,走到兩寸多、三寸多甚至今天五六寸的屏幕大小,這時候屏幕的保護就變得很重要,所以整機的強度要求提升,希望借由機殼的高強度去保護屏幕的脆弱性。
另外一點就是3G跟4G的散熱問題變得更顯著,所以這時候材料的散熱特性也被重視,所以在這個階段其實金屬機就成為一個主流的方向,當然還有玻璃這些新的材料的導入。但是未來進入的5G時代,除了4G原先的這些所有的特性都還保留以外,5G對于散熱的要求更高,同時它對于介電特性Dk、Df新的要求也加進來,在這些所有的特性要求下,5G材料的選擇就會變得更為復雜,甚至可以說不會是單一的材料,它的方案可能會是一個整合的方案,你怎么樣利用各個材料彼此的特性去做一個更好的設計?上一篇:5G高頻對材料的需求(連載中,待續,敬請關注本公眾號 ID:cailiao5G)
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本文圖片來自聯想施金忠演講PPT,艾邦編輯整理
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