Elektronisk krigføring: redusere SWaP-fotavtrykket

Kommunikasjonsutstyr må kunne tas i bruk raskt og sikre interoperabilitet med eksisterende plattformer, selv i de mest ekstreme miljøer, samtidig som ny teknologi gjør de elektroniske komponentene som utgjør disse systemene, mindre og varmere.
Fremveksten av kunstig intelligens, både når det gjelder databehandling og beslutningstaking, øker både strømforbruket og varmeutviklingen i elektronikken. Ifølge Stephen Riker, forretningsutviklingssjef for Aerospace & Defense hos nVent SCHROFF, er denne ekstra varmen en av de største utfordringene for ingeniører innen forsvarselektronikk i dag.

Utfordringene med SWaP

"Forsvaret konsentrerer seg i dag om tre hoveddrivere for utvikling, basert på størrelse, vekt og effekt - eller SWaP", sier Riker. "Ingeniørene utfordres til å plassere mer elektronikk på mindre plass - mer prosessorkraft i en mindre konvolutt.

"Å beskytte og kjøle ned elektronikken er virkelig en av de største utfordringene for elektronikkemballasje og ingeniører i dag, og det kommer bare til å bli mer komplekst etter hvert som systemer som AI og maskinlæring blir introdusert."
Riker forklarer at disse nye systemene kommer til å kreve enorme mengder datakraft for å utføre de avanserte funksjonene som kreves: "Elektronikken, prosessorene og selve brikkene blir stadig mindre og varmere. Og når fotavtrykket til en brikke blir mindre, blir det vanskeligere å lede bort varmen."

For eksempel krever oppgraderinger av flyskrog ofte at man utvider plassen for elektronikk, noe som er vanskelig på grunn av produksjonsbegrensninger. Elektronikkpakken må få plass på samme område. Og i tillegg må termiske kjølesystemer på militære kjøretøy og fly være ekstremt robuste.
Beskyttende teknologi i tøffe miljøer

nVent SCHROFF har i mer enn seks tiår vært banebrytende innen elektronisk infrastruktur for et bredt spekter av bruksområder, inkludert C5ISR, PNT, radar og våpensystemer.
"nVent tilbyr et enormt utvalg av produkter som brukes i alt med mye støt og vibrasjoner, noe som betyr at de går inn i jetfly, stridsvogner og satellitter. Det er utrolig mange selskaper som bruker produktet vårt, alt som har mye støt og vibrasjoner og kritiske komponenter som må kjøles ned", sier Riker.

Riker utdyper hvordan nVent SCHROFF-produktene fungerer sammen med elektronikken. "Vi har en serie produkter som leder bort varmen fra selve prosessoren og inn i et hus. Vi er verdens største produsent av det vi kaller PCB-retensjonsprodukter (printed circuit board), som ikke bare holder disse varme datamaskinene på plass, men som også leder varmen fra den varme prosessoren ut i et miljø som kjøler den ned. Vi snakker om konduksjonskjøling, tvungen luft og væske. Dette er de tre mulighetene som militæret nå bruker for å kjøle ned elektronikk. Det finnes spesifikke spesifikasjoner, som VPX, VITA og SOSA, som de fleste militære bruker."
Utviklingen innen AI-teknologi betyr imidlertid at brikkene kjører varmere enn noen gang før.

"Mange av selskapene bruker i dag konduksjonskjøling, men med AI og maskinlæring kommer vi til å se at dette kommer til å øke. De vil ikke lenger kunne kjøle ned elektronikk bare ved hjelp av konduksjon. De må gå over til noe annet, for eksempel væske, og vi tilbyr den tjenesten til kundene våre i dag."

Mens folk har brukt væskekjøling i hjemmedatamaskiner i årevis, må systemene være robuste for militær bruk, påpeker Riker: "Det er her noen av de nye spesifikasjonene, som VITA 48.4, gir deg grunnlaget for å gjøre det, og vi har brukt denne spesifikasjonen til å utvikle noen av våre egne produkter som løser dette problemet - væskekjøling i et robust miljø."

Kjøling på chipnivå - en ny grense

Riker forklarer at med kunstig intelligens må det neste trinnet innen termisk kjøleteknologi være annerledes. "Jeg ser for meg at AI (KI) vil revolusjonere datahistorikken og virkelig bli tatt i bruk i hele Forsvaret. Neste generasjons prosessorkraft kommer til å drive alt dette fremover. Raskere datahastigheter. Du kommer til å trenge mer komplekse programmer som er skrevet for nye systemer, men det kommer fortsatt til å være størrelse, vekt og kraft som ikke vil endre seg. SWaP kommer fortsatt til å være en viktig faktor når det gjelder elektronisk emballasje."Det vi ser på nå, er ikke bare væskekjøling, men væske på chipen, noe som er litt annerledes: I stedet for å pakke inn et kort i aluminium, har du nå en enhet som kjøles ned på chipnivå. Og det tror jeg virkelig er den neste grensen for oss som selskap."