Elektroniikan komponenttien ylikuumentuminen rikkoo laitteita. DI Kaj Lampion väitöskirjassaan esittelemän menetelmän avulla voidaan saavuttaa huomattavia säästöjä, kun komponenttien jäähdytykseen käytettävien rivastojen koko pienenee ja rakenne kevenee. Lampion kehittämillä malleilla jäähdytyksen optimointi saadaan laskettua jopa 1000 kertaa nykyistä nopeammin. Jäähdytystä tarvitsevia sähköisiä komponentteja on useimmissa laitteissa. Komponenttien lämmöntuotto on kasvanut suhteessa niiden kokoon, jolloin niiden lämpeneminen asettaa haasteita laitteiden suunnittelulle. Ylikuumentuvat komponentit rikkoutuvat, ellei lämpöä saada poistettua asianmukaisesti.
– Lämpötehon tiheyden kasvu on käytännössä pakottanut ottamaan käyttöön jäähdytyspinta-alaa kasvattavat rivastot. Rivastoissa, joiden pohjalevylle komponentit kiinnitetään, on useita levymäisiä tai puikkomaisia ripoja, jotka kasvattavat virtaukseen koskettavaa pinta-alaa huomattavasti verrattuna komponenttien omaan pinta-alaan. Pienet tehotiheydet voidaan jäähdyttää passiivisesti, jolloin virtaus kulkee rivastossa painovoimaisesti. Suuremmat tehotiheydet vaativat pakotetun virtauksen, jossa puhaltimella tai pumpulla tuotetaan jäähdytyksessä tarvittava virtaus. Kaikista suurimpien tehotiheyksien tapauksessa joudutaan turvautumaan nestejäähdytykseen, Lampio kertoo.
Jäähdytyksessä käytetyt rivastot pyritään tekemään mahdollisimman kevyiksi ja kooltaan pieniksi. Tällaisen rakenteen suunnittelu on haastavaa, koska siinä joudutaan määrittämään samanaikaisesti useita geometrisia mittoja, jotka yhteisvaikuttavat monimutkaisesti laitteen lämmönsiirtoon. Tämän lisäksi on vielä määritettävä sijainti jokaiselle komponentille rivaston pohjalevyllä.
Kaj Lampio esitteli väitöstyössään nopea menetelmän tietyn komponenttijakauman jäähdyttämiseen tarkoitetun jäähdytysrivaston optimoinnille. Optimoinnissa vaaditaan yleensä vähintään satojen erilaisten rakenteiden lämpötilajakaumien laskeminen, jotta löydetään optimaalinen geometria. Nämä laskennat kuluttavat paljon CPU-aikaa, jos ne tehdään virtauslaskennalla (CFD).
Ratkaisuna Lampion työssä esitettiin nopea laskentamalli, joka suoriutuu lämpötilakentän laskennasta huomattavasti CFD:tä nopeammin. Laskentamallissa hyödynnetään nopeita 1D-ratkaisuja ilmavirtauksen keskimääräisille nopeus- ja lämpötilajakaumille, ja niillä korvataan CFD:n yksityiskohtaisemmat ilman nopeus- ja lämpötilajakaumien 3D-ratkaisut. Ainoastaan jäähdytysrivaston lämpötilakenttä ratkaistaan kolmiulotteisesti.
Näillä muutoksilla uusi laskentamalli on yli tuhat kertaa CFD:tä nopeampi jäähdytysrivaston lämpötilakentän laskennassa. Laskentamallin soveltuvuutta optimointiin testattiin vertailemalla sillä laskettuja arvoja analyyttisiin laskentoihin, CFD-laskentoihin ja kokeellisiin tuloksiin. Laskentamallin antamat tulokset komponenttien maksimilämpötiloille poikkesivat alle 10 prosenttia vertailuarvoista kaikissa testitapauksissa. Tulos oli hyvä, koska maksimilämpötilan tarkka laskenta on tärkeää optimoinnin onnistumisen kannalta.
Optimoinnin avulla voidaan saavuttaa merkittäviä materiaalisäästöjä. Esimerkiksi tyypillisessä tapauksessa jäähdytysrivaston massaa saatiin vähennettyä noin 50 prosenttia. Koska tehostetun lämmönsiirron markkinat ovat kooltaan noin 10 miljardia euroa, voidaan optimoinnilla saavuttaa merkittäviä kokonaissäästöjä materiaalin ja energian kulutuksessa sekä CO2-päästöissä.
Lampion väitöskirja Optimization of Fin Arrays Cooled by Forced or Natural Convection tarkastetaan julkisesti Tampereen teknillisessä yliopistossa ensi perjantaina. Väitöskirjaan voi tutustua verkossa osoitteessa http://urn.fi/URN:ISBN:978-952-15-4175-9.
Autoteollisuus on siirtymässä yhä monimutkaisempiin ohjelmistopohjaisiin järjestelmiin, joissa virheetön ohjelmisto on elintärkeää turvallisuuden ja suorituskyvyn varmistamiseksi. Ohjelmiston laatu ja luotettavuus eivät ole enää vain valinnaisia ominaisuuksia, vaan kriittisiä vaatimuksia erityisesti autonomisessa ajamisessa, kehittyneissä kuljettajaa avustavissa järjestelmissä (ADAS) ja yhdistetyissä ajoneuvojärjestelmissä.
Kestävä digitaalinen infrastruktuuri on kriittinen, jotta tietoliikenneverkot voidaan tehokkaasti valjastaa tekoälyinnovaatioiden ja pilvipohjaisten palveluiden tarpeisiin. Tekoälyyn liittyvien datarikkaiden sovellusten lisääntyvä kysyntä edellyttää tietoliikenneverkkoa, joka kykenee käsittelemään suuria tietomääriä alhaisella viiveellä, kirjoittaa Orange Businessin kumppaniratkaisuista vastaava Carl Hansson.
Euroopan unioni ottaa merkittävän askeleen avaruusteknologian kehittämisessä allekirjoittamalla sopimuksen uuden IRIS²-satelliittijärjestelmän toteuttamisesta. Tämä 290 satelliitin verkko on suunniteltu vahvistamaan Euroopan itsenäisyyttä ja turvallista yhteydenpitoa.
Jotta voidaan vastata uuden teknologian vaatimuksiin ja pitää järjestelmät toimimassa ”kellon tavoin”, on aika harkita ajoitusratkaisuja uudelleen. Tässä kaksiosaisessa "Precision Timing" -artikkelissa opit, miksi mikroelektromekaanisiin järjestelmiin eli MEMS-komponentteihin perustuvat piiajoituslaitteet päihittävät kvartsin elektroniikkasuunnittelun uudella aikakaudella. 
Matalatehoisten langattomien ratkaisujen asiantuntija Nordic Semiconductor ja eSIM-ratkaisuja kehittävä Kigen ovat julkistaneet yhteistyön, joka sujuvoittaa massiivisten IoT-verkkojen käyttöönottoa. Yhdessä he esittelevät CES 2025 -messuilla ratkaisun, joka yhdistää Nordic Semiconductorin nRF9151-moduulin ja Kigenin SGP.32 IoT eSIM-teknologian sekä laitteiden hallinta-alustan.
