Simulazione del raffreddamento dell'elettronica

Per gli OEM di semiconduttori è fondamentale comprendere l'influenza della struttura del pacchetto sul comportamento termico e sull'affidabilità, soprattutto con l'aumento della densità e della complessità di potenza nello sviluppo di pacchetti moderni. Sfide come quelle legate allo sviluppo di sistemi complessi su chip (SoC) e 3D-IC (circuito integrato) significano che la progettazione termica deve essere parte integrante dello sviluppo del pacchetto. La capacità di supportare la catena di fornitura successiva con modelli termici e consigli sulla modellazione che vadano oltre i valori delle schede tecniche ha un valore differenziato sul mercato.

Per i produttori di elettronica che integrano circuiti integrati confezionati nei prodotti, è importante essere in grado di prevedere con precisione la temperatura di giunzione di un componente su un circuito stampato (PCB) all'interno di un ambiente a livello di sistema per sviluppare progetti di gestione termica appropriati e convenienti. Gli strumenti software di simulazione del raffreddamento elettronico forniscono queste informazioni. È auspicabile che gli ingegneri termici dispongano di opzioni per modellare la fedeltà dei pacchetti IC in base alle diverse fasi di progettazione e alla disponibilità di informazioni. Per la massima precisione nella modellazione dei componenti critici in scenari transitori, è possibile calibrare automaticamente un modello termico dettagliato in base ai dati di misurazione transitori della temperatura di giunzione con le soluzioni Simcenter.

Esplora la simulazione termica del pacchetto IC

• Flusso di lavoro per lo sviluppo termico di pacchetti di semiconduttori ad alta densità — guarda il webinar

Modella le prestazioni termiche di PCB multistrato complessi e dispositivi montati per prevedere con precisione la temperatura di giunzione dei componenti. Comprendere l'influenza termica della scheda richiede il giusto livello di precisione, adatto alle informazioni disponibili in ogni fase dello sviluppo.

Nell'ambito della progettazione termica elettronica, le opzioni per la modellazione termica dei PCB, dalla fedeltà ai tipi semplici, alla conduttività termica in ogni strato, alla modellazione esplicita delle tracce di rame, sono adatte a diverse fasi di sviluppo. Ciò include dall'esplorazione del posizionamento dei componenti alla verifica delle prestazioni termiche di una scheda completamente indirizzata. Tra gli approcci più recenti all'analisi termica dei PCB c'è quello di modellare un'intera scheda come assemblaggio di rete, il che è computazionalmente efficiente senza sacrificare la precisione.

La connettività del flusso di lavoro di progettazione elettronica e la capacità di importare informazioni sulla scheda dai principali formati di file software EDA e anche di aggiornare i modelli con nuove informazioni sono fattori chiave per processi di analisi termica efficienti. Ci sono evidenti vantaggi negli strumenti che consentono agli ingegneri di elaborare facilmente i dati dei file ECAD contenenti il layout della scheda, i dettagli di routing e le informazioni sui componenti per accelerare la creazione di modelli termici insieme ai metodi per implementare le informazioni sulla potenza nell'analisi termica.

Guardi il webinar - simulazione termica e termomeccanica su PCB multistrato

Per ottenere la massima precisione nell'analisi termica del PCB, incluso il riscaldamento in joule della traccia di rame sul PCB, è vantaggioso collaborare con ingegneri elettronici che lavorano sulla simulazione del segnale PCB e dell'integrità dell'alimentazione. La co-simulazione tra il software di raffreddamento dell'elettronica 3D e il software di simulazione dell'integrità dell'alimentazione EDA rappresenta accuratamente la dissipazione di potenza in tracce di rame della scheda che tiene conto delle variazioni di resistenza elettrica con la temperatura. Esplora i motivi della co-simulazione elettrotermica dei PCB in questo video.

Le custodie elettroniche devono ospitare assemblaggi PCB, componenti, alimentatori, connettori, sensori e molto altro. Deve inoltre fornire un flusso d'aria di raffreddamento sufficiente o un trasferimento di calore conduttivo nell'ambiente circostante per garantire prestazioni affidabili del prodotto. Che stia progettando un involucro industriale raffreddato a convezione forzata, un involucro avionico sigillato o il più recente prodotto di elettronica di consumo con fattore di forma sottile, questi strumenti di analisi termica CFD 3D consentono una rapida esplorazione di diverse soluzioni di raffreddamento. Gli strumenti in grado di gestire la geometria MCAD facilmente o direttamente per la simulazione CFD sono vantaggiosi, in modo che Lei si concentri meno sulle fasi di pre-elaborazione e più sui risultati della modellazione termica a livello di sistema dell'involucro e sull'ottimizzazione del suo progetto.

Scarica la guida completa alla gestione termica degli involucri per consigli di progettazione.

Il raffreddamento del Data center per un funzionamento affidabile è fondamentale per evitare interruzioni dovute a prestazioni limitate. Il raffreddamento dei data center in tutto il mondo è una percentuale significativa dell'energia e questo è destinato ad aumentare con l'espansione della domanda di elaborazione dell'IA, quindi una progettazione efficiente del raffreddamento è di grande importanza per il successo e la sostenibilità delle operazioni dei data center. Utilizzando la simulazione CFD, può prevedere il flusso d'aria e il trasferimento di calore nelle sale dei data center tradizionali e in sistemi complessi di grandi dimensioni simili. Può garantire che server, rack e componenti critici rimangano entro i limiti di temperatura richiesti e sviluppare la strategia di raffreddamento più efficiente. Il raffreddamento a liquido viene sempre più adottato grazie ai vantaggi del trasferimento di calore. Utilizzando una combinazione di strumenti Simcenter 3D CFD e di simulazione di sistema 1D, può valutare piastre fredde, sistemi di tubazioni, scambiatori di calore, CDU direttamente su chip per l'intero data center e persino affrontare le sfide di modellazione termica del sistema per le tecnologie emergenti di raffreddamento a immersione e selezionare soluzioni di raffreddamento a 2 fasi.

Leggi il white paper su 11 consigli chiave per un raffreddamento efficiente del datacenter ora.

Visualizza un webinar sulla modellazione dei sistemi: Migliorare l'efficienza energetica e la sostenibilità dei data center

Il raffreddamento a liquido offre vantaggi per un raffreddamento efficace ed efficiente delle applicazioni elettroniche in cui vi sono elevati requisiti di dissipazione del calore per scopi operativi e di affidabilità. Dalla riduzione al minimo della caduta di pressione personalizzata delle piastre fredde nelle applicazioni di elettronica di potenza all'assistenza alla progettazione termica nell'area della crescente adozione del raffreddamento a immersione dei server, utilizzi un'accurata simulazione del raffreddamento elettronico CFD 3D e la fluidodinamica 1D per ottimizzare il suo design raffreddato a liquido.

Guarda il video (a destra) sui vantaggi del raffreddamento a liquido per server edge fornito da Iceotope Technologies.

Visualizza la presentazione su richiesta - Gestione termica dell'hardware AI: informazioni sul raffreddamento a liquido automatico con deep learning di Electronic Cooling Solutions Inc

Una maggiore precisione dell'analisi termica aiuta a soddisfare requisiti di progettazione sempre più esigenti nello sviluppo dell'elettronica moderna. La calibrazione di un modello termico con dati di misurazione termica transitori può aiutarla a ottenere la massima precisione nella simulazione termica. La calibrazione automatica del modello termico supera la necessità di fasi di calibrazione manuale che richiedono tempi proibitivi per apportare modifiche incrementali agli attributi del modello termico. L'utilizzo di un modello termico calibrato significa che è possibile affrontare i rischi di sottoprogettazione per garantire l'affidabilità attraverso una modellazione accurata degli scenari del profilo di missione per verificare le prestazioni. Allo stesso tempo, con maggiore fiducia nella precisione, gli ingegneri possono affrontare potenziali aree di progettazione eccessiva per ridurre i costi dei prodotti.

Per una panoramica dei metodi di prova dei transitori termici e della calibrazione del modello di simulazione

guardi la presentazione su richiesta: Caratterizzazione termica dei pacchetti di semiconduttori: metriche termiche, affidabilità e qualità

La tecnologia Boundary Condition Independent Reduced Order Model (BCI-ROM) offre vantaggi per un'analisi termica transitoria rapida degli ordini di grandezza dell'elettronica più velocemente rispetto alla CFD 3D completa, preservando al contempo la precisione. Un BCI-ROM viene generato automaticamente da un'analisi di conduzione 3D che mantiene l'accuratezza predittiva ma può risolvere più di 40.000 volte più velocemente in casi dimostrati. L'aspetto «indipendente dalle condizioni limite» dei modelli di ordine ridotto è estremamente prezioso, in quanto possono essere utilizzati in qualsiasi ambiente termico. I BCI-ROM possono essere generati in diversi formati per supportare la risoluzione rapida autonoma in formato matrice, incorporati nella simulazione di circuiti per strumenti di analisi elettrotermica (formato VHDL-AMS) o utilizzati nella modellazione di strumenti di simulazione di sistemi 1D (formato FMU).

Visualizza il blog: Il futuro della progettazione termica: analisi elettrotermiche precedenti

Guardi il servizio su richiesta: Accelera la progettazione di sistemi elettronici con una simulazione elettrica termicamente consapevole (Con informazioni di un oratore ospite di ROHM Semiconductor)

La progettazione termica per l'affidabilità dei prodotti elettronici trae vantaggio da una previsione accurata di temperature, gradienti e variazioni transitorie cicliche che possono essere successivamente utilizzate nell'analisi delle sollecitazioni termomeccaniche. L'analisi termomeccanica viene utilizzata per studiare le modalità di guasto, le potenziali aree di rischio di degrado, le informazioni sulla durabilità e sulla durata.

I flussi di lavoro di valutazione delle sollecitazioni termomeccaniche da CFD a analisi agli elementi finiti (FEA) possono assumere diverse forme. L'analisi CFD può essere eseguita da un analista termico dedicato in un software di raffreddamento elettronico e i risultati della temperatura transitoria 3D possono essere esportati in uno strumento FEA meccanico. In alternativa, gli ingegneri che lavorano in ambiente CAD possono trarre vantaggio da una combinazione di CFD termica integrata nel CAD e analisi delle sollecitazioni termomeccaniche per ridurre i tempi complessivi di analisi.

Esplora tre flussi di lavoro per la simulazione del raffreddamento elettronico CFD e l'analisi delle sollecitazioni termomeccaniche nell'elettronica FEA in questo webinar su richiesta.