電子機器の冷却シミュレーション

半導体OEMにとって、特に現代のパッケージ開発において電力密度と複雑さが増す中で、パッケージ構造が熱挙動と信頼性に与える影響を理解することが重要です。複雑なシステムオンチップ（SoC）や3D-IC（集積回路）開発などの課題があるため、パッケージ開発には熱設計が不可欠です。データシートの値を超える熱モデルとモデリングのアドバイスで今後のサプライチェーンをサポートする能力は、市場で差別化された価値があります。

パッケージICを製品に組み込む電子機器メーカーにとって、費用対効果の高い適切な熱管理設計を開発するには、システムレベルの環境内でプリント基板（PCB）上のコンポーネントの接合温度を正確に予測できることが重要です。電子機器の冷却シミュレーションソフトウェアツールはその洞察を提供します。熱技術者にとっては、さまざまな設計段階や情報の入手可能性に合わせて、ICパッケージの忠実度をモデル化するためのオプションを用意することが望ましいです。過渡シナリオで重要なコンポーネントを最高精度でモデリングするには、Simcenterソリューションを使用して接合部温度の過渡測定データに合わせて詳細な熱モデルを自動的に校正できます。

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複雑な多層PCBや搭載デバイスの熱性能をモデル化して、コンポーネントの接合部温度を正確に予測します。ボードの熱的影響を理解するには、開発の各段階で入手可能な情報に適した適切なレベルの精度が必要です。

電子機器の熱設計では、単純なタイプ、各層の熱伝導率、銅トレースのエクスプリシットモデリングまで、PCB熱モデリングの忠実度のオプションがさまざまな開発段階に適しています。これには、コンポーネントの配置の調査から、完全に配線されたボードの熱性能の検証までが含まれます。PCBの熱分析への最新のアプローチの1つは、ボード全体をネットワークアセンブリとしてモデル化することです。これにより、精度を犠牲にすることなく計算効率が向上します。

電子設計ワークフローの接続性と、主要なEDAソフトウェアファイル形式からボード情報をインポートし、新しい情報でモデルを更新する機能は、効率的な熱分析プロセスを実現する重要な要素です。エンジニアが基板レイアウト、ルーティングの詳細、部品情報を含むECADファイルデータを簡単に処理して熱モデルの作成をスピードアップできるツールには明らかな利点があり、熱解析に電力情報を実装する方法もあります。

ウェビナーを見る -多層PCBの熱および熱機械シミュレーション

PCB上の銅トレースのジュール加熱など、PCBの熱分析で最高の精度を実現するには、PCBのシグナルインテグリティとパワーインテグリティのシミュレーションに取り組む電子エンジニアと協力することが有利です。3D電子機器冷却ソフトウェアとEDAパワーインテグリティシミュレーションソフトウェアの協調シミュレーションは、温度による電気抵抗の変化を考慮した基板の銅トレースの電力損失を正確に表します。このビデオでは、PCBの電熱コシミュレーションの理由を探ってください。

電子機器の筐体には、PCBアセンブリ、コンポーネント、電源、コネクタ、センサーなどを収納する必要があります。また、製品の性能の信頼性を確保するために、周囲環境への十分な冷却風流または伝導熱伝達を提供する必要があります。強制対流冷却式の産業用エンクロージャー、密閉型アビオニクスエンクロージャー、または最新の薄型民生用電子機器製品を設計する場合でも、これらの3D CFD熱解析ツールを使用すると、さまざまな冷却ソリューションを迅速に検討できます。MCADジオメトリを簡単に処理できるツールや、CFDシミュレーションで直接処理できるツールは、前処理ステップではなく、エンクロージャーシステムレベルの熱モデリング結果と設計の最適化に集中できるので有利です。

完全ガイドをダウンロードする 設計のヒントについては、エンクロージャーの熱管理をご覧ください。

パフォーマンスの制約による停電を回避するには、データセンターの冷却による信頼性の高い運用が不可欠です。世界中のデータセンターの冷却はエネルギーのかなりの部分を占めており、これはAI処理の需要の拡大とともに増加すると見込まれています。そのため、効率的な冷却設計は、データセンターの運用を成功させ、持続可能なものにするために非常に重要です。CFDシミュレーションを使用すると、従来のデータセンターのホールや同様の大規模で複雑なシステムの気流と熱伝達を予測できます。サーバー、ラック、重要なコンポーネントを必要な温度制限内に収め、最も効率的な冷却戦略を立てることができます。熱伝達の利点から、液体冷却の採用が増えています。Simcenter 3D CFDと1Dシステムシミュレーションツールを組み合わせて使用すると、ダイレクト・トゥ・チップのコールドプレート、配管システム、熱交換器、データセンター全体へのCDUを評価でき、新しい浸漬冷却技術や特定の2相冷却ソリューションにおけるシステム熱モデリングの課題にも対処できます。

のホワイトペーパーを読んでください データセンターの冷却を効率的に行うための11のヒント 今。

システムモデリングのウェビナーを見る： データセンターのエネルギー効率と持続可能性の向上

液冷は、動作と信頼性のために放熱要件が高い電子機器用途を効果的かつ効率的に冷却するうえで利点があります。パワーエレクトロニクス用途でのカスタムコールドプレートの圧力損失の最小化から、サーバーの浸漬冷却の採用が増えている分野での熱設計の支援まで、正確な3D CFD電子機器冷却シミュレーションと1D流体力学を使用して、液冷設計を最適化してください。

Iceotope Technologiesからのエッジサーバーの液冷の利点に関する洞察についてのビデオ（右）を見てください。

オンデマンドのプレゼンテーションを見る -AIハードウェアの熱管理：エレクトロニック・クーリング・Solutions Inc からのディープラーニング・マシンの液体冷却に関する洞察

熱分析の精度の向上は、現代の電子機器開発においてますます厳しくなる設計要件を満たすのに役立ちます。非定常熱測定データを使用して熱モデルを校正すると、熱シミュレーションで最高の精度を実現するのに役立ちます。熱モデルの自動キャリブレーションにより、熱モデルの属性を段階的に変更するという非常に時間のかかる手動キャリブレーション手順が不要になります。キャリブレーションされた熱モデルを使用すると、ミッションプロファイルシナリオを正確にモデル化して性能を検証することで、設計不足のリスクに対処して信頼性を確保できます。同時に、精度への自信が高まるにつれて、エンジニアは過剰設計の可能性のある領域に対処して製品コストを削減できます。

熱過渡試験の方法とシミュレーションモデルのキャリブレーションの概要については

オンデマンドのプレゼンテーションを見てください: 半導体パッケージの熱特性評価 — 熱指標、品質に対する信頼性

境界条件に依存しない低次数モデル（BCI-ROM）テクノロジーは、正確さを保ちながら、フル3D CFDよりも桁違いに高速に電子機器の過渡熱解析を行うという利点があります。BCI-ROMは3D伝導解析から自動的に生成されるため、予測精度は維持されますが、実証済みのケースでは4万倍以上の速さで解くことができます。次数削減モデルの「境界条件に依存しない」という側面は、どのような熱環境でも使用できるため、非常に価値があります。BCI-ROMはさまざまな形式で生成して、マトリックス形式でのスタンドアロンの高速計算をサポートしたり、電熱分析ツールの回路シミュレーションに組み込んだり（VHDL-AMS形式）、1Dシステムシミュレーションツールのモデリング（FMU形式）に使用したりできます。

ブログを見る: 熱設計の未来 — 初期の電熱分析

オンデマンドで見る: 熱を意識した電気シミュレーションで電子システムの設計を加速します （ロームセミコンダクターのゲストスピーカーからの洞察を特集しています）

電子製品の信頼性を高める熱設計には、温度、勾配、周期的な過渡変動を正確に予測し、後で熱機械応力解析に使用できるという利点があります。熱機械分析は、故障モード、潜在的な劣化リスク領域、耐久性、寿命に関する洞察の調査に使用されます。

CFDから有限要素解析（FEA）への熱機械応力評価ワークフローにはいくつかの形があります。CFD解析は専任の熱分析者が電子冷却ソフトウェアで実行でき、3D非定常温度の結果は機械式FEAツールにエクスポートできます。また、CAD環境で作業するエンジニアは、CADに組み込まれた熱CFDと熱機械応力解析を組み合わせることで、全体的な解析時間を短縮できる可能性があります。

ここでは、CFD電子冷却シミュレーションとFEA電子機器の熱機械応力解析の3つのワークフローを調べてください オンデマンドウェビナー。