Wärme ist der größte Feind von Leiterplatten. Der sprunghafte Anstieg der Leiterplattendichte, der durch die stetig wachsende Nachfrage nach mehr Bandbreite angetrieben wird, verschärft das Problem. Die Minimierung der von den Komponenten erzeugten Gesamtwärme hat zahlreiche Vorteile: Sie verbessert die Integrität der Leiterplatten, reduziert den Kühlungsaufwand und verringert die Reparatur- und Wartungskosten. Wem würde das nicht gefallen?
Wärme beschleunigt den Verschleiß von Komponenten, sowohl was die Leistungsfähigkeit als auch die Integrität betrifft. Elektronische Komponenten benötigen stabile Temperaturen, um chemische Reaktionen zu vermeiden, die die in ihnen enthaltenen Materialien zersetzen oder verändern. Eine allgemeine Faustregel besagt, dass sich die Geschwindigkeit chemischer Reaktionen pro 10 °C Temperaturanstieg verdoppelt.
Wärme kann auch die Leiterplatten selbst belasten, insbesondere wenn die Leiterplatten über längere Zeit mit hoher Leistung laufen. Selbst kleine Biegungen und Verformungen können empfindliche Schaltkreisleitungen unterbrechen, was die Leistung beeinträchtigt und zum Ausfall von Komponenten oder der Leiterplatte selbst führt.
Der Netzwerkverkehr ist in den letzten fünf Jahren mit einer durchschnittlichen jährlichen Wachstumsrate von 27 % gestiegen, und die Nachfrage nach Datenvolumen und Geschwindigkeit nimmt weiter zu. Die Menschen arbeiten immer häufiger von zu Hause aus, wobei hybride Arbeitsformen die Norm sind. Das wiederum hat eine noch größere Abhängigkeit von Netzwerken, der entsprechenden Hardware und den Rechenzentren vor Ort zur Folge. Eine Folge davon sind mehr Netzwerkplatinen, die die Geschwindigkeit vervierfachen, ohne dass die Größe der Serverschränke zunimmt, und damit auch die Wärmeentwicklung in den Rechenzentren.
Aktive Kühlung ist seit langem die Lösung, aber sie ist kostspielig. Der Markt für aktive Kühlung in Rechenzentren wird Prognosen zufolge 2024 auf über 20 Milliarden USD anwachsen.. Allgemein wachsen die Ausgaben für Rechenzentren schneller als die IT-Budgets insgesamt, wodurch die Rentabilität gefährdet wird. Es wäre ein großer Fortschritt, die Wärme an der Quelle zu kontrollieren und damit den Bedarf an kostspieliger aktiver Kühlung zu verringern.
Wärmemanagementmaterialien wie thermische Gele und Phasenwechselmaterialien spielen eine zentrale Rolle, da Netzwerke (und die entsprechenden Geräte) immer leistungsfähiger werden und mehr Wärme erzeugen. Ein Beispiel: Bei richtiger Anwendung können thermische Materialien wie ein microTIM-Dünnfilm die Temperatur eines 400-GbE-Moduls um mehr als 5° C senken – das ist eine beachtliche Verringerung.
Das Endergebnis: Die Wärmeableitung trägt dazu bei, die Lebensdauer von Komponenten zu erhöhen, Ausfallzeiten und Ersatzkosten zu reduzieren, Einsparungen bei der Kühlung zu erzielen und eine höhere Bandbreitendichte in Rechenzentren zu ermöglichen – und das alles bei gleichzeitig geringeren Kosten.
Elektronische Komponenten werden heiß. Dieses Problem wird durch die Nachfrage nach verbesserter Zuverlässigkeit, erhöhter Leistungsdichte und mehr Geschwindigkeit noch verschärft.
Das Wärmemanagement – ein unscheinbares, aber wichtiges Element der Netzinfrastruktur – beeinflusst die Betriebsleistung des Netzes erheblich. Kleine Veränderungen bei den Fertigungsmaterialien tragen dazu bei, die Zuverlässigkeit zu verbessern, auch angesichts der steigenden Anforderungen an die Netzwerke und die entsprechenden Komponenten. Sie stellen eine kleine Veränderung mit großer Wirkung dar.