Simulation de refroidissement électronique

Pour les fabricants de semi-conducteurs, il est essentiel de comprendre l'influence de la structure des emballages sur le comportement thermique et la fiabilité, en particulier avec l'augmentation de la densité de puissance et de la complexité dans le développement d'emballages modernes. Des défis tels que ceux liés au développement complexe de systèmes sur puce (SoC) et de 3D-IC (circuits intégrés) signifient que la conception thermique doit faire partie intégrante du développement des boîtiages. La capacité de soutenir la chaîne d'approvisionnement à l'avenir avec des modèles thermiques et des conseils de modélisation qui vont au-delà des valeurs des fiches techniques a une valeur différenciée sur le marché.Pour les fabricants d'appareils électroniques qui intègrent des circuits intégrés emballés dans des produits, il est important de pouvoir prédire avec précision la température de jonction d'un composant sur une carte de circuit imprimé (BPC) dans un environnement au niveau du système afin d'élaborer des conceptions de gestion thermique appropriées et rentables. Les outils logiciels de simulation de refroidissement électronique fournissent cette information. Il est souhaitable que les ingénieurs thermiques disposent d'options pour modéliser la fidélité des ensembles de circuits intégrés en fonction des différentes étapes de conception et de la disponibilité de l'information. Pour la modélisation la plus précise des composants critiques dans les scénarios transitoires, un modèle thermique détaillé est possible pour étalonner automatiquement les données de mesure transitoires de la température de jonction avec les solutions Simcenter.

Explorer la simulation thermique des ensembles de circuits intégrés

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Modéliser la performance thermique des BPC multicouches complexes et des dispositifs montés pour prédire avec précision la température de jonction des composants. Pour comprendre l'influence thermique des panneaux, il faut disposer d'un niveau de précision adéquat, adapté à l'information disponible à chaque étape du développement.

Dans le cadre de la conception thermique électronique, les options de modélisation thermique des BPC de la fidélité des types simples, de la conductivité thermique dans chaque couche à la modélisation explicite des traces de cuivre conviennent aux différentes étapes de développement. Cela comprend de l'exploration de l'emplacement des composants à la vérification de la performance thermique d'une carte entièrement routée. L'une des plus récentes approches en matière d'analyse thermique des BPC consiste à modéliser une carte entière en tant qu'assemblage de réseau qui est efficace sur le plan informatique sans sacrifier la précision.

La connectivité du flux de travail de conception électronique et la capacité d'importer des informations sur les cartes à partir des principaux formats de fichiers logiciels EDA et de mettre à jour les modèles avec de nouvelles informations constituent un facteur clé pour des processus d'analyse thermique efficaces. Il y a des avantages évidents dans les outils qui permettent aux ingénieurs de traiter facilement les données de fichiers ECAD contenant la disposition de la carte, les détails de routage et les informations sur les composants afin d'accélérer la création de modèles thermiques ainsi que les méthodes d'implémentation des informations de puissance dans l'analyse thermique.

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Pour obtenir la plus grande précision dans l'analyse thermique des BPC, y compris le chauffage par joule de la trace de cuivre sur le PCB, il est avantageux de collaborer avec des ingénieurs en électronique travaillant sur la simulation du signal des BPC et de l'intégrité de la puissance. La co-simulation entre le logiciel de refroidissement électronique 3D et le logiciel de simulation d'intégrité de l'alimentation EDA représente avec précision la dissipation de puissance de la carte cuivre-trace en tenant compte des changements de résistance électrique avec la température. Explorez les raisons de la co-simulation électrothermique des BPC dans cette vidéo.

Les boîtiers électroniques doivent contenir des assemblages de BPC, des composants, des blocs d'alimentation, des connecteurs, des capteurs et bien plus encore. Il doit également fournir un débit d'air de refroidissement suffisant ou un transfert de chaleur conductrice vers l'environnement ambiant pour assurer une performance fiable du produit. Que vous conceviez un boîtier industriel refroidi par convection forcée, un boîtier avionique scellé ou le dernier produit électronique grand public à facteur de forme mince, ces outils d'analyse thermique 3D CFD permettent d'explorer rapidement différentes solutions de refroidissement. Les outils qui peuvent gérer la géométrie MCAD facilement ou directement pour la simulation CFD sont avantageux, de sorte que vous vous concentrez moins sur les étapes de prétraitement et davantage sur les résultats de modélisation thermique au niveau du système de boîtier et sur l'optimisation de votre conception.Télécharger le guide complet pour encadrer la gestion thermique pour obtenir des conseils de conception.

Le refroidissement du centre de données pour un fonctionnement fiable est essentiel pour éviter les pannes liées à des performances limitées. Le refroidissement des centres de données dans le monde entier représente une part importante de l'énergie et cette proportion devrait augmenter avec l'expansion de la demande de traitement de l'IA, de sorte qu'une conception efficace du refroidissement est d'une grande importance pour le succès et la durabilité des opérations des centres de données. À l'aide de la simulation CFD, vous pouvez prédire le débit d'air et le transfert de chaleur dans les halls traditionnels des centres de données et les grands systèmes complexes similaires. Vous pouvez vous assurer que les serveurs, les racks et les composants critiques respectent les limites de température requises et élaborer la stratégie de refroidissement la plus efficace possible. Le refroidissement par liquide est de plus en plus adopté en raison des avantages du transfert de chaleur. À l'aide d'une combinaison d'outils Simcenter 3D CFD et de simulation de système 1D, vous pouvez évaluer les plaques froides directement sur puce, les systèmes de tuyauterie, les échangeurs de chaleur, les CDU dans l'ensemble du centre de données et même relever les défis de modélisation thermique du système pour les technologies émergentes de refroidissement par immersion et certaines solutions de refroidissement biphasé.Lire le livre blanc sur 11 conseils clés pour un refroidissement efficace des centres de données maintenant.Visionnez un webinaire sur la modélisation des systèmes : Améliorer l'efficacité énergétique et la durabilité des centres de données

Le refroidissement par liquide offre des avantages pour un refroidissement efficace et efficient des applications électroniques où il existe des exigences élevées en matière de dissipation thermique à des fins de fonctionnement et de fiabilité. De la réduction de la chute de pression sur plaque froide personnalisée dans les applications d'électronique de puissance à l'aide à la conception thermique dans le domaine de l'adoption croissante du refroidissement par immersion des serveurs, utilisez une simulation précise de refroidissement électronique CFD 3D et la dynamique des fluides 1D pour optimiser votre conception de refroidissement par liquide.Visionnez la vidéo (à droite) sur les avantages du refroidissement liquide des serveurs de périphérie d'Iceotope Technologies.Voir la présentation sur demande - Gestion thermique du matériel d'IA : informations sur le refroidissement liquide des machines d'apprentissage en profondeur d'Electronic Cooling Solutions Inc.

La précision accrue de l'analyse thermique permet de répondre aux exigences de conception de plus en plus exigeantes dans le développement de l'électronique moderne. L'étalonnage d'un modèle thermique avec des données de mesure thermique transitoires peut vous aider à obtenir la plus grande précision dans la simulation thermique. L'étalonnage automatique des modèles thermiques permet de surmonter la nécessité d'effectuer des étapes d'étalonnage manuel d'un temps prohibitif pour apporter des changements incrémentiels aux attributs du modèle thermique. L'utilisation d'un modèle thermique calibré signifie que les risques de sous-conception peuvent être traités pour assurer la fiabilité grâce à une modélisation précise des scénarios de profil de mission pour vérifier le rendement. En même temps, avec une plus grande confiance dans la précision, les ingénieurs peuvent aborder les domaines potentiels de sur-conception afin de réduire les coûts des produits.Pour un aperçu des méthodes d'essai des transitoires thermiques et de l'étalonnage du modèle de simulationregarder la présentation sur demande: Caractérisation thermique des emballages de semi-conducteurs — métriques thermiques, fiabilité et qualité

La technologie BCI-ROM (BCI-ROM) indépendante des conditions limites offre des avantages pour une analyse thermique transitoire rapide d'ordres de grandeur électroniques plus rapide que la CFD 3D complète tout en préservant la précision. Un BCI-ROM est généré automatiquement à partir d'une analyse de conduction 3D qui maintient la précision prédictive, mais peut résoudre plus de 40 000 fois plus rapidement dans les cas démontrés. L'aspect « indépendant des conditions limites » des modèles à ordre réduit est extrêmement précieux, car ils peuvent être utilisés dans n'importe quel environnement thermique. Les BCI-ROM peuvent être générés dans différents formats pour prendre en charge la résolution rapide autonome en format matriciel, incorporés dans la simulation de circuit pour les outils d'analyse électrothermique (format VHDL-AMS) ou utilisés dans la modélisation d'outils de simulation de système 1D (format FMU).Consulter le blogue: L'avenir de la conception thermique — analyse électrothermique antérieureVisionnez la version à la demande: Accélérer la conception des systèmes électroniques grâce à une simulation électrique sensible à la chaleur (Avec l'avis d'un conférencier invité de ROHM Semiconductor)

La conception thermique pour la fiabilité des produits électroniques bénéficie d'une prédiction précise des températures, des gradients et des variations transitoires cycliques qui peuvent ensuite être utilisées dans l'analyse des contraintes thermo-mécaniques. L'analyse thermo-mécanique est utilisée pour étudier les modes de défaillance, les domaines potentiels de risque de dégradation, la durabilité et la durée de vie.Les flux de travail d'évaluation des contraintes thermomécaniques (CFD à éléments finis par analyse par éléments finis) peuvent prendre plusieurs formes. L'analyse CFD peut être effectuée par un analyste thermique spécialisé dans un logiciel de refroidissement électronique et les résultats de température transitoire 3D peuvent être exportés vers un outil FEA mécanique. Alternativement, les ingénieurs travaillant dans l'environnement de CAO peuvent bénéficier d'une combinaison de CFD thermique intégrée à la CAO et d'une analyse des contraintes thermo-mécaniques pour raccourcir le temps global d'analyse.Explorez trois flux de travail pour la simulation de refroidissement électronique CFD et l'analyse des contraintes thermo-mécaniques de l'électronique FEA dans ce document webinaire sur demande.