OpenVPX 系統中增加熱量產生的因素

Publish Date:

May 10, 2019

更高的性能意味著更高的熱管理要求也不是秘密。更密集的電子產品放入較小的空間通常會讓設計師面臨著挑戰，尋找更有創意的方法來消散增加的熱量以用於導電式冷卻方法。OpenVPX 在整合系統頻寬和處理速度上實現了非凡的跳躍，這要求新的方法來滿足導致的熱挑戰。

OpenVPX 已將光學和射頻信號引入背板，從卡的前面移除了這些不同的連接器。雖然新的背板連接可以消除了電纜混亂的情況，但現在穿過背板的聚合高速信號會迅速加熱系統，從而加劇了已經難管理的溫度上升。

一些最複雜的卡片正在用於信號情報等應用程序中用於通信和記錄戰場上的信號（包括敵方通信），接收音頻輸入並對敵方火源進行三角化。

許多高效能應用程式都需要處理器和 FPGA (現場可程式閘陣列) 系統頻寬，以提高機箱內部的熱負載，因此需要新的熱管理策略。一個例子是最近的航空航天應用，它需要許多射頻輸入-36 個有效負載插槽，每個插槽都包含 16 個射頻信號，以及許多需要大量 RF I/O 信號的大型雷達陣列。

狹窄的空間意味著更多的熱量

嵌入式子系統有時必須包裝以適合飛機、地面車輛、潛艇、太空器和其他艱難、緊湊的環境中的現有狹窄空間，導致需要最佳化 SWAP-C（尺寸、重量和功率冷卻 *）。雖然 OpenVPX 在現場部署的系統信號完整性、速度和功能方面提供了顯著改進，但它在這些空間限制的安裝中創造了新的挑戰。

隨著實施更高效能的系統，3U VPX 和 6U VPX 之間的選擇變得取決於可以在較小的卡和較大的卡上包含哪些功能。由於處理器和 FPGA 提供更多功能，因此 3U VPX 外型規格因其較小的尺寸和重量而受歡迎。這將標準定義的現有對流和傳導冷卻技術推向其極限。

在較小的主機板中的功率集中，對機箱和背板設計造成了嚴重影響，以及使用 3U 卡的系統中的熱管理複雜，使散熱成為更大的問題。然而，VITA 48 雨傘下的新冷卻選項正在努力滿足這些高性能系統中的增加熱量。

大多數目前的應用都認為 VITA 48.2 定義的傳導冷卻和其受推崇的同流對流冷卻是足夠的。但是新板和連接器的複雜性和熱量產生迅速推動當前的系統冷卻方法超出這些定義的限制。

隨著 VPX 越來越受歡迎，VITA 標準委員會在 VITA 48 下定義了額外的冷卻方法，以確保未來的熱需求得到充分處理。當前版序是：

開發和測試主機板的環境通常與最終部署的裝置不同，因此例如實驗室機箱通常只需要風扇冷卻，而部署的裝置可能需要導電冷卻。部署系統的正確冷卻方法應根據最實用的設計，並考慮到外殼、卡片散熱片和機箱本身。

OpenVPX 已為 VPX 背板和系統提供了新的定義，為系統架構設計師和最終用戶在關鍵高速應用程序中提供了更廣泛的選擇，從而為未來更開放式架構和多供應商的互通性鋪平道路。它可以隨著時間的推移促進技術的增長，而不需要對系統架構進行更改。它使用標準本身的調整來啟用新功能並構建 HPEC 硬體。

系統密度不斷增加，最終用戶仍在尋找方法將較小的盒子放入更緊湊的空間中，以便他們可以將更多電子產品放入其應用中。這或者當然意味著更多的熱量。

* 為了進行本討論，交換 C 中的「C」指「冷卻」，而某些定義則將「C」定義為「成本」。