5G基站AAU散热看这篇就够了

5G基站引入大规模天线技术，AAU的体积、重量、散热都受到挑战。如何在三者之间找到平衡点，做好AAU设计，需要采用多种新技术、新工艺、新材料结合。在聊我们今日即将展开的AAU散热设计之前，先看看AAU的结构。

5GAAU

AAU作为基站的主设备，其可拆解为四个部分：

（1）保护罩，采取了玻璃纤维和新型材料形成的混合材料，重量要比原来轻40%，另外在信号穿透损耗降低了90%，气透性更强，表面不容易老化，寿命更长，而传统的塑料材料时间久了材质会变脆，容易损耗。

（2）天线底板和振子的组合结构，与4G相比变化较大，材质上高频化，通道数量上也有增加。5GAAU天线底板主要是高频PCB，为天线振子的载体，并负责传输信号。5GAAU天线振子与4G相比也有大幅升级，传统的方案一个振子有多个零件，现在5G把几个振子通过加工技术整合成一个零件，减少了焊点数量，故障率就下降了，振子是由塑料、金属镀膜、PCB构成。

（3）射频+功放的组合结构，5G方案中，以技术较为领先的厂商为例，射频部分和天线部分整合在AAU中，且射频部分以一块多层PCB为载体，其上布设了中频芯片、滤波器、功放等。

功放芯片采用氮化镓工艺、需要几块PCB作为载体，再与射频PCB底板组合在一起，结合软件算法可将功放效率提升10%（相对业界其他5GAAU方案的平均水平）。

AAU中频芯片则采用自研的ASIC，性能上也有优化。

陶瓷介质滤波器方面，相比原来的金属腔体滤波器单器件重量和体积减小约40%，数量更多，对应的功放数量也相应提升（一个滤波器对应一个功放）。

（4）散热模组、光模块、保护罩等组合结构：

由于5G结构及天线等的变化，AAU相对于4G方案的主要变化之一是散热等模块的升级。

接下来看看AAU的散热方案都有哪些？

AAU传统散热方案

1、降低芯片与外壳的温差，采用高导热界面材料和热桥接导热块或热管；

2、降低外壳表面温度，增加设备的外壳体积，加大表面积；

3、改善外壳温度均匀性，采用铸铝加厚外壳。

在实际产品中，方案1的改善效果有限，当外壳被太阳光暴晒时，其表面温度可高达60℃至90℃。而很多芯片的Tc要求在90℃以内，此时将无法满足散热要求；对于方案2和方案3，通常产品的外观尺寸和产品重量有一定的限制，不能随意的增大。因此5G散热将是一个很大的挑战，需要更有效的散热设计。

AAU基站新的散热方案

基站内部发热模块产生的热量，会使密闭腔体内的温度升高，当温度一致后，再传至外壳，通过空气对流散热。AAU散热可以从新材料，新结构设计及新的散热方案入手。

（1）新的散热方案，液冷散热。

液冷散热模组：散热片连接的导热管下方有特殊的散热液体，其沸点比较低，吸收热量后会蒸发为气体到顶部，散发热量后重新液化，回流至原来的地方，从而提高散热效率。

图为带副板液冷散热模组

然而由于散热模组与散热片均适于刚性材料，两者之间存在界面热阻，因此内部必定会使用到TIM材料。如导热凝胶、导热硅脂、导热垫片等。

光模块方面，其本身有一个最佳的工作温度范围。AAU在室外工作温度范围变化比较大，比如东北气候偏冷、南方气候炎热，为此光模块周围采用了新的材料，通过控制材料电流出入方向就可以实现光模块温度的调节，升温可至30度，降温可至10度，相当于“空调”。

（2）新材料。AAU除了内部使用TIM、散热材料及方案外，半固态压铸件具有重量轻和散热性能好的优势，吹胀板具有热传导效率高、制冷速度快的优势，结合半固态压铸件和吹胀板的散热器件有望大幅提升5G基站散热价值量。

图为吹胀板

（3）新的结构设计。另外厂商在AAU散热片结构上通过结构创新设计优化整机体积重量，引入新工艺，在整机结构上实现了轻量化。例如传统设计的散热齿，下部热量上部扩散，造成散热齿结构上部温度高，降低散热效率，成为散热瓶颈。中兴通讯独特的V齿结构设计，改进散热气流，使冷空气正面进两侧出，避免热级联，散热提升20%，成为业界首创。

图为V齿结构设计的散热片

AAU散热做不好，将导致设备功耗上升，这对运营商来说是一个严峻挑战，也是我们推进5G建设的一个重要障碍。如果无法有效解决散热问题，5G的落地推进和长远发展将受到一定影响。