Elektroniikan jäähdytyksen simulointi

Puolijohde-OEM-valmistajille on ratkaisevan tärkeää ymmärtää pakkauksen rakenteen vaikutus lämpökäyttäytymiseen ja luotettavuuteen, etenkin kun tehotiheys ja monimutkaisuus lisääntyvät nykyaikaisessa pakkauskehityksessä. Haasteet, kuten monimutkaisen system-on-a-chip (SoC) ja 3D-IC (integroitu piiri) -kehityksen haasteet tarkoittavat, että lämpösuunnittelun on oltava olennainen osa pakettikehitystä. Kyky tukea toimitusketjua lämpömalleilla ja mallinnusneuvoilla, jotka ylittävät taulukon arvot, on markkinoilla eriytetty arvo.

Elektroniikkavalmistajille, jotka integroivat pakatut IC: t tuotteisiin, on tärkeää pystyä ennustamaan tarkasti komponentin liitoslämpötila painetulla piirilevyllä (PCB) järjestelmätason ympäristössä sopivien lämmönhallintamallien kehittämiseksi, jotka ovat kustannustehokkaita. Elektroniikan jäähdytyksen simulointiohjelmistotyökalut tarjoavat tämän näkemyksen. On toivottavaa, että lämpöinsinööreillä on käytettävissä vaihtoehtoja IC-pakettien tarkkuuden mallintamiseen eri suunnitteluvaiheiden ja tiedon saatavuuden mukaan. Kriittisten komponenttien mahdollisimman tarkkaa mallinnusta varten transienttisissa skenaarioissa yksityiskohtainen lämpömalli on mahdollista kalibroida liitoslämpötilan transienttimittaustiedot automaattisesti Simcenterin ratkaisuilla.

Tutustu IC-paketin lämpösimulaatioon

• Suuritiheyksiset puolijohdepakettien lämpökehityksen työnkulku - katso webinaari

Mallintaa monimutkaisten monikerroksisten piirilevyjen ja asennettujen laitteiden lämpösuorituskyky komponenttien liitoslämpötilan tarkkaan ennustamiseksi. Levyn lämpövaikutuksen ymmärtäminen edellyttää oikeaa tarkkuustasoa, joka sopii käytettävissä olevaan tietoon jokaisessa kehitysvaiheessa.

Elektroniikan lämpösuunnittelussa vaihtoehdot piirilevyjen lämpömallinnuksen tarkkuudelle yksinkertaisista tyypeistä, lämmönjohtavuudesta kussakin kerroksessa kuparijäljen eksplisiittiseen mallintamiseen sopivat eri kehitysvaiheisiin. Tämä sisältää komponenttien sijoittelun tutkimisesta täysin reititetyn levyn lämpösuorituskyvyn tarkistamiseen. Yksi viimeisimmistä lähestymistavoista piirilevyjen lämpöanalyysiin on mallintaa koko levy verkkokokoonpanona, joka on laskennallisesti tehokas tarkkuudesta tinkimättä.

Elektronisen suunnittelun työnkulun liitettävyys ja kyky tuoda korttitietoja johtavista EDA-ohjelmistotiedostomuodoista ja myös päivittää malleja uusilla tiedoilla, on keskeinen mahdollistaja tehokkaille lämpöanalyysiprosesseille. Työkaluissa on selkeitä etuja, joiden avulla insinöörit voivat helposti käsitellä ECAD-tiedostotietoja, jotka sisältävät levyn asettelun, reitityksen yksityiskohdat ja komponenttitiedot lämpömallin luomisen nopeuttamiseksi menetelmien ohella tehotietojen toteuttamiseksi lämpöanalyysissä.

Katso webinaari - monikerroksinen PCB-lämpö- ja lämpömekaaninen simulointi

Parhaan tarkkuuden saavuttamiseksi PCB-lämpöanalyysissä, mukaan lukien piirilevyn kuparijälän joule-lämmitys, on edullista tehdä yhteistyötä elektronisten insinöörien kanssa, jotka työskentelevät piirilevyn signaalin ja tehon eheyden simuloinnissa. 3D-elektroniikan jäähdytysohjelmiston ja EDA-tehon eheyden simulointiohjelmiston välinen yhteissimulointi edustaa tarkasti levyn kuparijälitehon häviötä, joka ottaa huomioon sähkövastuksen muutokset lämpötilan kanssa. Tutustu PCB: n sähkötermisen yhteissimulaation syitä tässä videossa.

Elektroniikkakoteloissa on oltava piirilevykokoonpanot, komponentit, virtalähteet, liittimet, anturit ja paljon muuta. Sen on myös tarjottava riittävä jäähdytysilmavirta tai johtava lämmönsiirto ympäröivään ympäristöön tuotteen luotettavan suorituskyvyn varmistamiseksi. Suunnitteletpa sitten pakkokonvektiojäähdytteistä teollisuuskoteloa, suljettua avioniikkakoteloa tai uusinta ohutmuotoista kulutuselektroniikkatuotetta, nämä 3D CFD-lämpöanalyysityökalut mahdollistavat erilaisten jäähdytysratkaisujen nopean tutkimuksen. Työkalut, jotka pystyvät käsittelemään MCAD-geometriaa helposti tai suoraan CFD-simulointia varten, ovat edullisia, joten keskityt vähemmän esikäsittelyvaiheisiin ja enemmän kotelojärjestelmän tason lämpömallinnuksen tuloksiin ja suunnittelun optimointiin.

Lataa täydellinen opas kotelon lämmönhallintaan suunnitteluvinkkejä varten.

Datakeskuksen jäähdytys luotettavan toiminnan takaamiseksi on ratkaisevan tärkeää rajoitetun suorituskyvyn keskeytysten välttämiseksi. Datakeskusten jäähdytys on maailmanlaajuisesti merkittävä osa energiasta, ja tämän odotetaan kasvavan tekoälyn käsittelyn kysynnän kasvaessa, joten tehokas jäähdytyssuunnittelu on erittäin tärkeää onnistuneelle ja kestävälle datakeskuksen toiminnalle. CFD-simulaation avulla voit ennustaa ilmavirran ja lämmönsiirron perinteisissä datakeskushalleissa ja vastaavissa suurissa monimutkaisissa järjestelmissä. Voit varmistaa, että palvelimet, kehikot ja kriittiset komponentit pysyvät vaadituissa lämpötilarajoissa, ja voit kehittää tehokkaimman jäähdytysstrategian. Nestejäähdytys otetaan yhä enemmän käyttöön lämmönsiirtoetujen vuoksi. Simcenter 3D CFD: n ja 1D-järjestelmän simulointityökalujen yhdistelmän avulla voit arvioida suoraan siruihin suuntautuvia kylmälevyjä, putkistoja, lämmönvaihtimia, CDU:ita koko datakeskukseen ja jopa vastata järjestelmän lämpömallinnushaasteisiin nousevan upotusjäähdytystekniikan kannalta ja valita kaksivaiheiset jäähdytysratkaisut.

Lue whitepaper 11 keskeistä vinkkiä tehokkaaseen konesalin jäähdytykseen nyt.

Katso järjestelmämallinnuksen verkkoseminaari: Datakeskusten energiatehokkuuden ja kestävyyden parantaminen

Nestejäähdytys tarjoaa etuja tehokkaaseen ja tehokkaaseen jäähdytykseen elektroniikkasovelluksissa, joissa lämmönpoistovaatimukset ovat korkeat käyttö- ja luotettavuussyistä. Käytä tarkkaa 3D CFD -elektroniikan jäähdytyssimulaatiota ja 1D-nestedynamiikkaa nestejäähdytteisen suunnittelun optimoimiseksi palvelinten upotusjäähdytyksen lisääntyvässä käyttöönotossa mukautetun kylmälevypainehäviön minimoinnista tehoelektroniikkasovelluksissa lämpösuunnittelun helpottamisesta palvelinten upotusjäähdytyksen lisääntyvässä käyttöönotossa.

Katso video (oikealla) Iceotope Technologiesin reunapalvelimen nestejäähdytyksen eduista.

Tarkastele tilausesitystä - AI-laitteiston lämmönhallinta: Electronic Cooling Solutions Inc: n syvällisen oppimisen koneiden nestejäähdytyksen oivallukset

Parannettu lämpöanalyysin tarkkuus auttaa vastaamaan yhä vaativimpiin suunnitteluvaatimuksiin nykyaikaisessa elektroniikkakehityksessä. Lämpömallin kalibrointi ohimenevillä lämpömittaustiedoilla voi auttaa sinua saavuttamaan suurimman tarkkuuden lämpösimulaatiossa. Automaattinen lämpömallin kalibrointi voittaa tarpeet kohtuuttoman aikaa vieville manuaalisille kalibrointivaiheille, jotka tehdään asteittaisia muutoksia lämpömallin ominaisuuksiin. Kalibroidun lämpömallin käyttäminen tarkoittaa, että alisuunnittelun riskeihin voidaan puuttua luotettavuuden varmistamiseksi mallintamalla tehtäväprofiilin skenaarioita tarkasti suorituskyvyn tarkistamiseksi. Samaan aikaan insinöörit voivat suuremmalla luottamuksella tarkkuuteen puuttua mahdollisiin ylisuunnittelualueisiin tuotekustannusten vähentämiseksi.

Yleiskatsaus lämpötransienttitestimenetelmiin ja simulaatiomallin kalibrointiin

katso on-demand-esitys: Puolijohdepaketin lämpökarakterisointi - lämpömittarit, luotettavuus laatuun

Rajatilanteesta riippumaton pienennetyn tilauksen malli (BCI-ROM) -tekniikka tarjoaa etuja elektroniikan nopeaan transienttilämpöanalyysiin, joka on suuruusluokkaa nopeampi kuin täysi 3D-CFD: n tarkkuus säilyy. BCI-ROM luodaan automaattisesti 3D-johtamisanalyysistä, joka ylläpitää ennustavaa tarkkuutta, mutta pystyy ratkaisemaan 40 000 kertaa nopeammin osoitetuissa tapauksissa. Pienennetyn järjestyksen mallien ”raja-olosuhteista riippumaton” näkökohta on erittäin arvokas, koska niitä voidaan käyttää missä tahansa lämpöympäristössä. BCI-ROM-levyt voidaan luoda eri muodoissa tukemaan itsenäistä nopeaa ratkaisua matriisimuodossa, sisällyttää piirin simulointiin sähkötermisille analyysityökaluille (VHDL-AMS-muoto) tai käyttää 1D-järjestelmän simulointityökalujen mallinnuksessa (FMU-muoto).

Katso blogi: Lämpösuunnittelun tulevaisuus — aikaisempi sähkölämpöanalyysi

Katso on-demand: Nopeuta elektronisten järjestelmien suunnittelua lämpötietoisella sähkösimulaatiolla (Sisältää näkemyksen ROHM Semiconductor -vieraspuhujalta)

Elektroniikkatuotteiden luotettavuuden lämpösuunnittelu hyötyy lämpötilojen, gradienttien ja syklisten transienttien vaihtelujen tarkasta ennustamisesta, jota voidaan myöhemmin käyttää lämpömekaanisessa jännitysanalyysissä. Lämpömekaanista analyysiä käytetään tutkimaan vikaantumismuotoja, mahdollisia hajoamisriskejä, kestävyyttä ja elinikää koskevia oivalluksia.

CFD:n ja äärellisten elementtien analyysin (FEA) lämpömekaanisen jännityksen arvioinnin työnkulkuilla voi olla useita muotoja. CFD-analyysin voi suorittaa erillinen lämpöanalyytikko elektronisessa jäähdytysohjelmistossa, ja 3D-transienttilämpötilan tulokset voidaan viedä mekaaniseen FEA-työkaluun. Vaihtoehtoisesti CAD-ympäristössä työskentelevät insinöörit voivat hyötyä yhdistetystä CAD-upotetusta lämpö-CFD:stä ja lämpömekaanisesta jännitysanalyysistä kokonaisanalyysiajan lyhentämiseksi.

Tutustu kolmeen työnkulkuun CFD-elektroniikan jäähdytyssimulaatioon ja FEA-elektroniikan lämpömekaaniseen jännitysanalyysiin tässä tilauswebinaari.