BOSTON, 30 juin 2022 /PRNewswire/ — La 5G est déjà une caractéristique commune des smartphones modernes, le petit logo faisant son chemin dans le coin supérieur de nos écrans. On pourrait être pardonné de penser que la 5G est ici et maintenant une technologie ancienne, mais la 5G englobe plusieurs bandes de fréquences et celles-ci n’ont pas encore été déployées de manière égale. Alors qu’une grande partie de l’infrastructure « 5G » est une mise à niveau modérée de la technologie 4G existante, il existe encore de nombreuses possibilités de déploiement de fréquences plus élevées telles que les appareils mmWave et des types de stations très différents tels que les petites cellules. Chacun de ces nouveaux développements présente sa propre évolution technologique et avec elle, des défis thermiques. Les recherches récentes d’IDTechEx sur Gestion thermique pour la 5G a trouvé des innovations dans la technologie des semi-conducteurs (CMOS, SiGe, GaN, etc.), les matériaux d’interface thermique et la technologie de fixation des puces.

mmWave 5G : la densification de l’électronique entraîne des défis thermiques

La 5G peut être classée en plusieurs bandes de fréquences, plusieurs d’entre elles étant réaffectées aux fréquences inférieures existantes et certaines des nouvelles bandes atteignant jusqu’à 6 GHz. C’est là que la plupart des déploiements ont eu lieu jusqu’à présent. Mais lorsque les gens parlent des énormes taux de téléchargement potentiels et des temps de latence minimes, ils font généralement référence à la 5G à ondes millimétriques (> 20 GHz). Ici, il y a encore de la place pour une innovation technologique importante et de nouveaux cas d’utilisation de déploiement.

Étant donné que l’espacement des antennes est égal à la moitié de la longueur d’onde du signal, la fréquence plus élevée signifie que l’antenne elle-même peut être beaucoup plus compacte, avec des milliers d’éléments combinés dans un boîtier une fraction de la taille de la technologie d’antenne précédente. Cependant, cela conduit à une densification de la distribution des CI (circuits intégrés), typiquement avec les CI directement à l’arrière de la carte d’antenne. L’emballage serré des circuits intégrés entraîne une plus grande dissipation de chaleur et donc des défis de gestion thermique. Les recherches d’IDTechEx ont révélé que si la plupart des matériaux d’interface thermique (TIM) utilisés aujourd’hui ont une conductivité thermique inférieure à 4 W/m·K, les exigences des futurs appareils 5G pourraient pousser cette valeur bien dans la plage de 5 à 10 W/m·K.

mmWave 5G : Plus d’antennes sont nécessaires

Un autre défi clé avec les infrastructures de télécommunication à haute fréquence est la propagation du signal. À mesure que la fréquence augmente, le signal est plus facilement atténué, avec une portée de diffusion considérablement réduite et le signal facilement bloqué par des murs ou des fenêtres. Une solution à ce problème est l’utilisation de la formation de faisceaux pour « cibler » directement les appareils des utilisateurs. Ce meilleur contrôle du signal alimente les défis ci-dessus autour de la nature compacte des circuits intégrés hautes performances sur la carte d’antenne.

Cependant, cela ne va que jusqu’à présent. Pour atteindre une couverture satisfaisante sur des zones importantes, beaucoup plus de ces antennes sont nécessaires. IDTechEx prévoit une multiplication par 41 des déploiements annuels d’antennes mmWave d’ici 2032 par rapport à leur déploiement en 2022. Ce n’est pas aussi problématique qu’il y paraît au premier abord, car, comme mentionné précédemment, les unités d’antenne sont très compactes. Cela signifie qu’ils peuvent être déployés plus facilement et dans des formats plus intégrés (sur des lampadaires par exemple) par rapport aux infrastructures précédentes. Grâce à l’exigence d’un plus grand nombre d’antennes mmWave, les marchés des matériaux thermiques qu’elles contiennent devraient voir une croissance multipliée par 5 au cours des 5 prochaines années seulement.

Le dernier rapport d’IDTechEx sur « Gestion thermique pour la 5G » aborde les tendances du déploiement de la 5G et son impact sur la conception de l’antenne, le choix de la technologie des semi-conducteurs, les matériaux de fixation des puces et les matériaux d’interface thermique. Les aspects technologiques et les prévisions du marché sont inclus pour les 10 prochaines années. En outre, il prend en compte de nombreux smartphones et comment l’intégration de la 5G impacte les matériaux thermiques (interface et dissipateurs de chaleur).

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SOURCE IDTechEx