Simulatie van elektronische koeling

Voor OEM's van halfgeleiders is het cruciaal om inzicht te krijgen in de invloed van de pakketstructuur op het thermische gedrag en de betrouwbaarheid, vooral nu de vermogensdichtheid en complexiteit bij de ontwikkeling van moderne pakketten toenemen. Uitdagingen zoals die op het gebied van complexe systeem-op-een-chip (SoC) en 3D-IC-ontwikkeling (geïntegreerde schakelingen) betekenen dat thermisch ontwerp een integraal onderdeel moet zijn van de ontwikkeling van pakketten. De mogelijkheid om de verdere toeleveringsketen te ondersteunen met thermische modellen en modelleeradvies dat verder gaat dan de waarden in de datasheet, is van gedifferentieerde waarde in de markt.

Voor elektronicafabrikanten die verpakte IC's in producten integreren, is het belangrijk om de junctietemperatuur van een component op een printplaat (PCB) binnen een omgeving op systeemniveau nauwkeurig te kunnen voorspellen om geschikte ontwerpen voor thermisch beheer te ontwikkelen die kosteneffectief zijn. Simulatiesoftware voor elektronische koeling biedt dat inzicht. Het is wenselijk dat thermische ingenieurs over opties beschikken om de betrouwbaarheid van IC-pakketten te modelleren voor verschillende ontwerpfasen en beschikbaarheid van informatie. Voor de meest nauwkeurige modellering van kritieke componenten in transiënte scenario's is een gedetailleerd thermisch model mogelijk om transiënte meetgegevens van de temperatuur automatisch te kalibreren naar de junctie met Simcenter-oplossingen.

Ontdek de thermische simulatie van het IC-pakket

• Workflow voor thermische ontwikkeling van halfgeleiderpakketten met hoge dichtheid — webinar bekijken

Modelleer de thermische prestaties van complexe meerlaagse PCB's en gemonteerde apparaten om de junctietemperatuur van componenten nauwkeurig te voorspellen. Om de thermische invloed van het bord te begrijpen, is de juiste mate van nauwkeurigheid vereist, aangepast aan de beschikbare informatie in elke ontwikkelingsfase.

Op het gebied van elektronisch thermisch ontwerp zijn opties voor thermische modellering van PCB's, van eenvoudige typen, thermische geleidbaarheid in elke laag tot expliciete modellering van kopersporen, geschikt voor verschillende ontwikkelingsstadia. Dit omvat het onderzoeken van de plaatsing van componenten tot het verifiëren van de thermische prestaties van een volledig gerouteerd bord. Een van de nieuwste methoden voor thermische analyse van PCB's is het modelleren van een volledig bord als netwerkassemblage, wat rekenefficiënt is zonder aan nauwkeurigheid in te boeten.

Connectiviteit voor elektronische ontwerpworkflows en de mogelijkheid om bordinformatie te importeren uit toonaangevende EDA-softwarebestandsindelingen en ook modellen bij te werken met nieuwe informatie, zijn van cruciaal belang voor efficiënte thermische analyseprocessen. Er zijn duidelijke voordelen verbonden aan tools waarmee ingenieurs eenvoudig ECAD-bestandsgegevens kunnen verwerken, waaronder de indeling van het bord, routeringsgegevens en informatie over componenten, om de creatie van thermische modellen te versnellen, naast methoden om vermogensinformatie in thermische analyse te implementeren.

Bekijk het webinar - thermische en thermomechanische simulatie van PCB's met meerdere lagen

Om de hoogste nauwkeurigheid te bereiken bij de thermische analyse van PCB's, waaronder joule-verwarming van het koperspoor op de printplaat, is het voordelig om samen te werken met elektronische ingenieurs die werken aan de simulatie van het PCB-signaal en de stroomintegriteit. Co-simulatie tussen koelsoftware voor 3D-elektronica en EDA-simulatiesoftware voor stroomintegriteit geeft een nauwkeurige weergave van de stroomdissipatie van het bord met kopersporen, waarbij rekening wordt gehouden met veranderingen in de elektrische weerstand met de temperatuur. Ontdek de redenen voor elektrothermische cosimulatie van PCB's in deze video.

Elektronische behuizingen moeten plaats bieden aan PCB-assemblages, componenten, voedingen, connectoren, sensoren en nog veel meer. Het moet ook zorgen voor voldoende koellucht of geleidende warmteoverdracht naar de omgeving om betrouwbare productprestaties te garanderen. Of u nu een industriële behuizing met geforceerde convectie ontwerpt, een gesloten behuizing voor vliegtuigelektronica of het nieuwste product voor consumentenelektronica met een dunne vormfactor, met deze thermische 3D-instrumenten voor CFD-analyse kunt u snel verschillende koeloplossingen verkennen. Hulpmiddelen die de MCAD-geometrie eenvoudig of rechtstreeks aankunnen voor CFD-simulatie zijn voordelig, zodat u zich minder hoeft te concentreren op de voorbewerkingsstappen en meer op de resultaten van thermische modellering op het niveau van de behuizing en het optimaliseren van uw ontwerp.

De volledige gids downloaden naar het thermisch beheer van de behuizing voor ontwerptips.

Koeling van datacenters voor een betrouwbare werking is cruciaal om uitval als gevolg van beperkte prestaties te voorkomen. Wereldwijd is datacenterkoeling een belangrijk deel van de energie, en dit zal naar verwachting toenemen naarmate de vraag naar AI-verwerking toeneemt. Een efficiënt koelingsontwerp is dus van groot belang voor succesvolle en duurzame datacenteractiviteiten. Met behulp van CFD-simulatie kunt u de luchtstroom en warmteoverdracht voorspellen in traditionele datacenterhallen en soortgelijke grote complexe systemen. U kunt ervoor zorgen dat servers, racks en kritieke componenten binnen de vereiste temperatuurlimieten blijven en de meest efficiënte koelingsstrategie ontwikkelen. Vloeistofkoeling wordt steeds vaker toegepast vanwege de voordelen van warmteoverdracht. Met behulp van een combinatie van Simcenter 3D CFD- en 1D-systeemsimulatietools kunt u koudeplaten, leidingsystemen, warmtewisselaars en CDU's voor het hele datacenter evalueren en zelfs uitdagingen op het gebied van thermische modellering van systemen voor opkomende onderdompelingstechnologieën en geselecteerde tweefasige koeloplossingen aanpakken.

Lees de whitepaper op 11 belangrijke tips voor efficiënte koeling van datacenters nu.

Bekijk een webinar over systeemmodellering: Verbetering van de energie-efficiëntie en duurzaamheid van datacenters

Vloeistofkoeling biedt voordelen voor effectieve en efficiënte koeling van elektronische toepassingen waar hoge eisen worden gesteld aan de warmteafvoer voor bedrijfs- en betrouwbaarheidsdoeleinden. Gebruik nauwkeurige 3D CFD-elektronica-koelsimulatie en 1D-vloeistofdynamica om uw vloeistofgekoelde ontwerp te optimaliseren, of het nu gaat om het minimaliseren van de drukval op koude platen op maat in toepassingen van vermogenselektronica tot hulp bij thermisch ontwerp op het gebied van toenemende toepassing van onderdompelingskoeling van servers.

Bekijk de video (rechts) over de voordelen van vloeistofkoeling van edge-servers van Iceotope Technologies.

Presentatie op aanvraag bekijken - Thermisch beheer van AI-hardware: diepgaande inzichten in vloeistofkoeling voor machines van Electronic Cooling Solutions Inc.

De verbeterde nauwkeurigheid van thermische analyses helpt om te voldoen aan de steeds hogere ontwerpvereisten bij de ontwikkeling van moderne elektronica. Het kalibreren van een thermisch model met tijdelijke thermische meetgegevens kan u helpen om de hoogste nauwkeurigheid te bereiken bij thermische simulatie. Automatische thermische modelkalibratie voorkomt de noodzaak van onbetaalbaar tijdrovende handmatige kalibratiestappen voor het stapsgewijs aanbrengen van wijzigingen in thermische modelkenmerken. Het gebruik van een gekalibreerd thermisch model betekent dat het risico van onderontwerp kan worden aangepakt om de betrouwbaarheid te waarborgen door middel van nauwkeurige modellering van missieprofielscenario's om de prestaties te verifiëren. Tegelijkertijd kunnen ingenieurs, met meer vertrouwen in nauwkeurigheid, mogelijke gebieden van overontwerp aanpakken om de productkosten te verlagen.

Voor een overzicht van testmethoden voor thermische transiënten en kalibratie van simulatiemodellen

bekijk de presentatie op aanvraag: Thermische karakterisering van halfgeleiderpakketten — thermische meetwaarden, van betrouwbaarheid tot kwaliteit

Randconditie-onafhankelijke technologie met gereduceerde orde model (BCI-ROM) biedt voordelen voor snelle transiënte thermische analyse van elektronische ordes van grootte, sneller dan een volledige 3D-CFD, met behoud van de nauwkeurigheid. Op basis van een 3D-geleidingsanalyse wordt automatisch een BCI-ROM gegenereerd die de voorspellende nauwkeurigheid behoudt, maar in aangetoonde gevallen meer dan 40.000 keer sneller kan worden opgelost. Het aspect „onafhankelijk van de randvoorwaarden” van modellen met beperkte oplage is uiterst waardevol, omdat ze in elke thermische omgeving kunnen worden gebruikt. BCI-ROM's kunnen in verschillende formaten worden gegenereerd om snelle oplossingen op zichzelf te ondersteunen in matrixformaat, kunnen worden opgenomen in circuitsimulatie voor elektrothermische analysetools (VHDL-AMS-formaat) of worden gebruikt voor modellering van 1D-systeemsimulatietools (FMU-formaat).

Bekijk het blog: De toekomst van thermisch ontwerp — eerdere elektrothermische analyses

Bekijk de film op aanvraag: Versnel het ontwerp van elektronische systemen met warmtebewuste elektrische simulatie (Met inzichten van een gastspreker van ROHM Semiconductor)

Thermisch ontwerp voor de betrouwbaarheid van elektronische producten is gebaat bij een nauwkeurige voorspelling van temperaturen, gradiënten en cyclische transiënte variaties, die vervolgens kunnen worden gebruikt voor thermomechanische spanningsanalyses. Thermomechanische analyse wordt gebruikt om storingswijzen, mogelijke degradatierisico's, duurzaamheid en inzichten over de levensduur te onderzoeken.

Workflows voor thermomechanische stressevaluatie van CFD naar eindige elementen (FEA) kunnen verschillende vormen aannemen. CFD-analyses kunnen worden uitgevoerd door een speciale thermische analist in elektronische koelsoftware en 3D-resultaten van tijdelijke temperaturen kunnen worden geëxporteerd naar een mechanisch FEA-instrument. Als alternatief kunnen ingenieurs die in de CAD-omgeving werken, profiteren van een gecombineerde thermische CFD in CAD en thermomechanische spanningsanalyse om de totale analysetijd te verkorten.

Ontdek in dit document drie workflows voor de koeling van CFD-elektronica en de thermomechanische spanningsanalyse van FEA-elektronica webinar op aanvraag.