Le apparecchiature di comunicazione devono essere in grado di eseguire rapidamente l'implementazione e di garantire l'interoperabilità con le piattaforme esistenti anche negli ambienti più estremi, anche se le nuove tecnologie stanno rendendo i componenti elettronici che compongono questi sistemi più piccoli e più caldi.
L'aumento dell'uso dell'IA, sia nell'elaborazione dei dati che nel processo decisionale, sta aumentando sia il consumo energetico che la generazione di calore dell'elettronica. Secondo Stephen Riker, responsabile dello sviluppo aziendale, Aerospazio e difesa, nVent SCHROFF, questo calore aggiuntivo sta creando una delle maggiori sfide per gli ingegneri elettronici della difesa.

Le sfide dello SWaP

"L'esercito si concentra oggi su tre principali driver di sviluppo, basati su dimensione, peso e potenza, anche chiamati SWaP (Size, Weight and Power), afferma Riker. "Gli ingegneri sono chiamati a inserire un numero maggiore di componenti elettronici in un ingombro ridotto: una maggiore potenza di elaborazione in un involucro più piccolo.

"La protezione e il raffreddamento di questi componenti elettronici è una delle sfide più impegnative oggi per l'imballaggio di componenti elettronici e per gli ingegneri, e diventerà sempre più complessa man mano che verranno introdotti sistemi come l'IA e l'apprendimento automatico".
Riker spiega che questi nuovi sistemi richiedono una notevole potenza di elaborazione per eseguire le funzioni avanzate richieste: "L'elettronica, i processori, i chip stessi stanno diventando sempre più piccoli e più caldi. E quando l'ingombro di un chip si riduce, sarà più difficile dissipare il calore."

Ad esempio, gli aggiornamenti delle cellule richiedono spesso l'espansione dello spazio per l'elettronica, il che è difficile a causa di vincoli di produzione. Il gruppo elettronico deve essere inserito nello stesso spazio. Oltre a tutto questo, i sistemi di raffreddamento termico dei veicoli militari o dei velivoli devono essere estremamente resistenti.
Tecnologia di protezione in ambienti difficili

nVent SCHROFF è stata all'avanguardia nell'ambito dell'infrastruttura elettronica per un'ampia gamma di applicazioni, tra cui C5ISR, PNT, radar e sistemi di armi da oltre sei decenni.
"nVent offre un'eccezionale linea di prodotti che vengono utilizzati in qualsiasi situazione caratterizzata da forti urti e vibrazioni, il che significa che entrano in getti, serbatoi e satelliti. Un numero enorme di aziende utilizzano il nostro prodotto, tutto ciò che presenta forti urti e vibrazioni e componenti critici che devono essere raffreddati", afferma Riker.

Riker amplia il modo in cui i prodotti nVent SCHROFF funzionano insieme all'elettronica. "Abbiamo una linea di prodotti che dissipa il calore dal processore caldo in un alloggiamento. Siamo il più grande produttore al mondo di prodotti per la conservazione delle schede a circuito stampato (Printed Circuit Board, PCB), che non solo mantengono in posizione questi assiemi di computer caldi, ma dissipano anche il calore proveniente dal processore caldo in un ambiente che lo raffredda. Stiamo parlando di raffreddamento a conduzione, aria forzata e liquido. Questi sono le tre alternative attualmente utilizzate per raffreddare i componenti elettronici negli eserciti. Esistono specifiche particolari, come VPX, VITA e SOSA, che la maggior parte delle forze armate sta adottando."
Tuttavia, gli sviluppi nell'ambito della tecnologia IA fanno sì che i chip si surriscaldino più che mai.

"Oggi molte aziende utilizzano il raffreddamento a conduzione, ma con l'IA e l'apprendimento automatico, ne vedremo l'espansione. Non sarà più possibile raffreddare i componenti elettronici solo con la conduzione. In alternativa, si dovrà ricorrere ad altro, come i liquidi, e noi stiamo fornendo questo servizio ai nostri clienti già oggi."

Sebbene le persone utilizzino il raffreddamento a liquido nei computer domestici da anni, Riker fa notare che, per l'uso nelle forze armate, i sistemi devono essere robusti: "È qui che alcune delle nuove specifiche, come VITA 48.4, offrono le basi per poterlo fare, e abbiamo utilizzato queste specifiche per creare alcuni dei nostri prodotti che risolvono questo problema: il raffreddamento a liquido in un ambiente robusto".

Raffreddamento a livello di chip: una nuova frontiera

Riker spiega che con l'IA, il passo successivo della tecnologia di raffreddamento termico dovrà essere diverso. "Vedo che l'IA rivoluziona la storia dei dati e che viene realmente adottata in tutto il settore militare. La potenza di elaborazione di nuova generazione alimenterà tutto questo. Velocità di trasferimento dei dati più elevata. Saranno necessari programmi software più complessi scritti per i nuovi sistemi, ma dimensione, peso e potenza non cambieranno. SWaP rimarrà un fattore di grande importanza nel settore degli imballaggi elettronici.
"Quello che stiamo esaminando non è solo il raffreddamento a liquido, ma il liquido su chip, che è un po' diverso, invece di confezionare una scheda in alluminio, ora si dispone di un dispositivo che si raffredda a livello di chip. E questo credo che sia davvero la prossima frontiera per noi, come azienda."