Graphen-Wärmemanagementtechnologie ermöglicht Kameramodule für 8K-Videoaufzeichnung

Mit der zunehmenden Verbreitung von Ultra-High-Definition-Videotechnologie ist 8K-Auflösung in Film- und Fernsehproduktionen, der Sicherheitsüberwachung und der industriellen Inspektion zum Standard geworden. 8K-Videoaufnahmen stellen jedoch hohe Anforderungen an die Geräteleistung, insbesondere die hohe Hitzeentwicklung der Chips unter hoher Belastung, die die Stabilität und Lebensdauer von Kameramodulen stark einschränkt. Die bahnbrechende Anwendung der Graphen-Wärmemanagementtechnologie bietet eine Lösung zur Leistungsoptimierung von 8K. Kameras.

8K-Auflösung bedeutet, dass mehr als 33 Millionen Pixel Daten pro Sekunde verarbeitet werden müssen, was einen exponentiellen Bedarf an Rechenleistung sowohl für den Hauptsteuerchip als auch für den Bildsensor bedeutet. Der Sony IMX435-Sensor in Kombination mit dem Rockchip RK3588-Hauptsteuerchip erreicht eine 8K@30fps-Kodierungsdekodierung bei einem Chip-Stromverbrauch von über 15 W. Herkömmliche Wärmeableitungsmaterialien (wie Metallkühlkörper oder Silikon) können die Wärme nicht schnell ableiten, wodurch die Chiptemperatur über 80 °C ansteigt, was zu Frequenzreduzierung, Bildeinfrieren oder sogar Hardwareschäden führen kann.

Graphen, bekannt als „König der zweidimensionalen Materialien“, weist eine Wärmeleitfähigkeit von bis zu 5300 W/(m·K) auf, was dem 13-fachen von Kupfer und dem 25-fachen von Aluminium entspricht. Untersuchungen des Instituts für Materialwissenschaften der Zhejiang-Universität zeigen, dass Graphenpapier mit einer karbonisierten Silizium-Graphen-Verbundstruktur eine um 273 % höhere Wärmeableitungseffizienz als herkömmliche Materialien aufweist und einen Temperaturabfall von bis zu 18,3 °C pro Zeiteinheit ermöglicht. Diese Eigenschaft macht es zur idealen Wahl für die Wärmeableitung von Chips mit hoher Dichte.

In 8K-Kameramodulen spielen Graphen-Wärmemanagementlösungen durch die folgenden Methoden eine Rolle:

Gleichmäßiges Schichtdesign: Der Graphenfilm ist auf der Oberfläche des Hauptsteuerchips und des Sensors angebracht und verteilt die lokale Hotspot-Wärme schnell und gleichmäßig über das gesamte Modul.

Optimierung: Thermisches Kieselgel wird verwendet, um die winzigen Lücken zwischen dem Chip und der Wärmeableitungsstruktur zu füllen, wodurch der Wärmewiderstand beseitigt und die Wärmeleitungseffizienz verbessert wird.

Wärmeableitungsverbesserung: Die Graphenbeschichtung wird mit Infrarotstrahlung behandelt, um die Wärmeableitungsfähigkeit des Moduls an die Außenumgebung zu verbessern.

Professionelle Film- und Fernsehproduktion: Die kürzlich veröffentlichte 8K 3D Cinema-Kamera von Apple verwendet eine ähnliche Wärmeableitungslösung. Durch das gemeinsame Design eines dualen Super 35-Sensors und eines Graphen-Wärmeableitungsmoduls erreicht sie eine stabile 8K-Videoaufnahme in einem Winkel von 180 Grad, während die Leichtigkeit des Geräts erhalten bleibt.

Sicherheitsüberwachung: In komplexen Umgebungen mit hohen Temperaturen und hoher Luftfeuchtigkeit sorgt das Graphen-Wärmeableitungsmodul dafür, dass die Kamera bei 60 °C und 7 x 24 Stunden Dauerbetrieb stabil läuft. In Kombination mit KI-Algorithmen zur dynamischen Anpassung der Bildfrequenz sorgt es für einen optimierten Stromverbrauch.

Industrielle Inspektion und medizinische Bildgebung: Durch die Ausstattung mit Graphen-Wärmemanagementtechnologie kann das 8K-Endoskop hochauflösende Bilder auf engstem Raum erzielen und gleichzeitig durch Überhitzung verursachte Bildrauschprobleme vermeiden, wodurch die Erkennungsgenauigkeit verbessert wird.

Mit den Durchbrüchen, die Institutionen wie dem National Ultra High Definition Video Innovation Center bei Technologien wie 8 Anti-Shake-Modulen und der Interaktion zwischen zwei Maschinen erzielt haben, wird die Graphenkühlung tief in 5G und KI integriert und die folgenden Entwicklungen vorantreiben:

Miniaturisiertes Design: Die ultradünne Beschaffenheit von Graphen (nur 0,34 nm für eine einzelne Schicht) ermöglicht die Herstellung tragbarer 8K-Geräte.

und energieeffizient: Die Reduzierung des Energieverbrauchs der Geräte und die Verlängerung der Batterielebensdauer stehen im Einklang mit den Zielen der CO2-Neutralitätsstrategie.

Domänenübergreifende Anwendungen: Vom Bereich der Unterhaltungselektronik aus dringt die Graphen-Kühltechnologie immer schneller in hochpräzise Szenarien vor.

Der Einsatz der Graphen-Kühltechnologie löst nicht nur die Wärmeableitungsprobleme von K-Kameramodulen, sondern eröffnet auch ein neues Kapitel in der Ultra-High-Definition-Videobranche. Dank der kontinuierlichen Weiterentwicklung von Materialwissenschaft und Herstellungsprozessen wird diese Technologie zum zentralen Motor für intelligente visuelle Geräte mit höheren Auflösungen und geringerem Stromverbrauch.