Тепловая смерть 5G
Если вы начнёте разбираться в беспроводных технологиях, или вообще в любых современных технологиях, то рано или поздно наткнётесь на тему 5G. Весь мир заполнен разговорами о сетях 5G и всяких невероятных новинках, которые они выпустят в свет. Говорят, это будет полностью новый интернет.
Мы на сайте Digits To Dollars считаем себя практиками, разбирающимися в электронике. Поэтому нас немного удивляет всё это обсуждение технологии 5G. Да, она грядёт, и скорость передачи данных увеличится, но мобильной индустрии предстоит ещё горы свернуть. Мы могли бы побаловать вас множеством шокирующих историй о роуминге и переадресациях, или поругать проблемы с трафиком, возникающие из-за увеличения количества сотовых вышек. Но, пожалуй, вам будет гораздо проще понять другое препятствие на пути к вводу в строй 5G – это тепло.
Телефоны с 5G греются. Раскаляются. Вероятно, они даже смогут зажечь аккумулятор – но, по крайней мере, у вас явно пригорит, если вы засунете телефон в карман штанов. На выставке мобильных технологий Mobile World Congress в феврале мы беседовали с инженером компании Sony; он демонстрировал стоявший за стеклом телефон, достигавший скоростей в 1 Гб/с. Вот это скорость! Мы спросили инженера, почему бы не разогнать его ещё сильнее, и он ответил: «Перегревается». Хороший, чёткий ответ, от практика паяльника, микросхем и антенн. Мы готовы поспорить на что угодно, что на выставке в следующем году никто не будет так открыто говорить об этой проблеме.
Серьёзные улучшения скоростей передачи данных в 5G появятся только с переходом на миллиметровый диапазон (mmWave). Это совершенно новая полоса частот, позволяющая поднять скорости до реально высоких (отставим пока в сторону все проблемы с увеличением количества сотовых вышек на единицу площади). Проблема в том, что миллиметровые радио генерируют очень много тепла. Если очень грубо упростить, то миллиметровые частоты близки к микроволновым – к тем самым, которые разогревают наши обеды.
Из недавних бесед с представителями индустрии мы знаем, что индустрия мобильных передатчиков использует проверенный временем метод решения данной проблемы – игнорировать её в надежде, что она исчезнет. Вся эта проблема напоминает нам те случаи, когда менеджеры среднего звена очень не хотят поднимать эти вопросы с топ-менеджерами, так плотно столпившимися под флагом 5G. «Эммм, босс, да у вас штаны горят, буквально».
Есть и другие факторы. Не будем загружать вас теориями заговора о Глубинном Государстве, однако на сегодня в этой цепочке поставок явно отсутствуют звенья.
Есть, конечно, какие-то решения, однако все они не полны, и у всех есть серьёзные недостатки. Оказывается, что в последние 40 лет мы не улучшали способы охлаждения электроники. Есть всего два метода для охлаждения – вентиляторы и тепловое рассеивание.
Вентиляторы — это именно то, о чём вы подумали. Любой человек, открывавший корпус настольного ПК или разгонявший ноутбук, знает, как они выглядят. Однако у них есть две проблемы – они большие и состоят из движущихся частей. И обе эти проблемы противоречат проектным решениям, применявшимся к мобильным технологиям в последние 15 лет.
Тепловое рассеивание – это просто перенос тепла для ускорения воздушного охлаждения. В ПК это достигается использованием забавных щетинистых штуковин, прикреплённых к процессорам. Эти штучки не влезут в телефон толщиной 10 мм. Поэтому производители чипов исследуют возможность использования «соломинок», медных трубок, простирающихся по всей длине телефона. Они занимают много места, а вставка большого проводника (медь!) в телефон нарушает работу мобильных радиопередатчиков (что вредит скоростям передачи данных).
Перед тем, как мы сможем в полной мере насладиться Их Величеством 5G, индустрии необходимо будет найти решение этой проблемы. И похоже, что это означает необходимость начать поиски совершенно нового подхода к проблеме.