5G智能终端对材料散热需求与挑战 - 艾邦高分子

前面谈的是5G高频的特性下面对于材料的差异，接下来要谈的是在散热问题上面，5G会有什么影响？
下图表格横轴是时间轴，当然就是不同移动的频段或者通讯时代，纵轴是能量的损耗。大家可以看到从2G到3G到4G时代，其实因为传输速度的提升，所以能量的损耗基本上也是逐渐的增加。可以预期在5G时代的能量损耗会比这个还高，所以这一个对于散热是一个更大的挑战。能量损耗增加的情况下，怎么在限有空间里面去把散热给做好？

这一个是目前5G或者是通用可能的散热方案，我们期待目前基本上还是一个希望能用到被动式的散热方案，也就是无风扇。因为风扇散热虽然它的散热效果好，但是它对于噪音或者是对于整机的厚度或者对于外观都有不好的影响，所以基本上在移动装置上面第一个追求的还是无风扇的方案。

无风扇方案大概分这两个大的类别，第一个是垂直的散热，首先我们希望把系统里面几个高好耗热零件的IC，它的热先往垂直方向导出。这部分可能有CPU，可能有PA，可能有power的零件，所以左边的就是一些不同垂直散热的方案。右边是水平散热，第一个阶段先把它往垂直方向导；
第二个阶段希望它均匀的扩散，怎么样的扩散出来？因为我们目前其实不希望散热是集中在某一块区域的，越大面积就可以借由材质本身的散热能力，比如说机壳，我们会希望把它先均匀的散开来，在借由机壳本身的热辐射以及热的扩散能力，把它的热给散发出去。
其实被动的散热方案也就是无风扇的散热方案，它有它的理论极限，比如说一个十三、十四寸的笔记本大小，如果你要采用被动的散热方案，它整体系统的功耗可能不能超过6瓦，一旦超过6瓦，其实被动散热的方案就会产生它的限制。所以5G的散热方案会有两个部分，一个是散热材料本身，另外当然整个硬件的平台，所以目前看来各个5G的硬件平台也一直在往低功耗的方向走，不管是因特尔或者是高通，大家都期望把它控制在5瓦以下，让整机的散热能够找到一个无风扇的散热方案。所以接下来的挑战会是5G毫米波的无风扇散热方案怎么实现，当然这一点可能对于笔记本是比较容易的，因为毕竟它有比较大的一个装置的面积，但是对于手机其实就是一个很大的挑战，因为手机本身的大小，其实是比笔记本来说小了很多。

不同的移动通讯的时代，它对于材料的要求主要会在哪几个部分？
首先在第一代行动通讯跟第二代行动通讯，因为基本上还是以语音为主，所以那时候的屏幕大小其实不是很大，所以那时候的材料重点还是以塑胶材料为主，像聚碳酸酯、ABS等材料，那主要追求的是外观的效果，就是不同的外观处理的效果，因为那时候其实银幕的装置不是它的主要考量，到了第三代行动通讯跟第四代行动通讯，尤其是苹果这种全面积的时代，因为传输速率的提升，人们对于照片、视频的要求变大，所以屏幕从当初的一点多寸的屏幕不断的往上走，走到两寸多、三寸多甚至今天五六寸的屏幕大小，这时候屏幕的保护就变得很重要，所以整机的强度要求提升，希望借由机壳的高强度去保护屏幕的脆弱性。
另外一点就是3G跟4G的散热问题变得更显着，所以这时候材料的散热特性也被重视，所以在这个阶段其实金属机就成为一个主流的方向，当然还有玻璃这些新的材料的导入。但是未来进入的5G时代，除了4G原先的这些所有的特性都还保留以外，5G对于散热的要求更高，同时它对于介电特性Dk、Df新的要求也加进来，在这些所有的特性要求下，5G材料的选择就会变得更为复杂，甚至可以说不会是单一的材料，它的方案可能会是一个整合的方案，你怎么样利用各个材料彼此的特性去做一个更好的设计？上一篇：5G高频对材料的需求(连载中，待续，敬请关注本公众号 ID：cailiao5G)
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本文图片来自联想施金忠演讲PPT，艾邦编辑整理
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