Simulação de arrefecimento eletrónico

Para os OEMs de semicondutores é crucial compreender a influência da estrutura do pacote no comportamento térmico e na fiabilidade, especialmente com o aumento da densidade de potência e complexidade no desenvolvimento de pacotes modernos. Desafios como os do desenvolvimento complexo de sistema em um chip (SoC) e 3D-IC (circuito integrado) significam que o design térmico deve ser parte integrante do desenvolvimento de pacotes. A capacidade de apoiar a cadeia de abastecimento em desenvolvimento com modelos térmicos e assessoria de modelagem que vai além dos valores da folha de dados é de valor diferenciado no mercado.Para os fabricantes de eletrônicos que integram ICs embalados em produtos, é importante ser capaz de prever com precisão a temperatura de junção de um componente em uma placa de circuito impresso (PCB) dentro de um ambiente de nível de sistema para desenvolver projetos de gerenciamento térmico apropriados que sejam rentáveis. As ferramentas de software de simulação de arrefecimento eletrónico fornecem essa visão. É desejável que os engenheiros térmicos tenham opções disponíveis para modelar a fidelidade de pacotes IC para se adequar a diferentes estágios de projeto e disponibilidade de informação. Para uma modelagem de maior precisão de componentes críticos em cenários transientes, é possível calibrar automaticamente os dados de medição transientes de temperatura de junção com soluções Simcenter com soluções Simcenter.

Explore a simulação térmica do pacote IC

• Fluxo de trabalho de desenvolvimento térmico de pacotes de semicondutores de alta densidade — assista ao webinar

Modelar o desempenho térmico de PCBs multicamadas complexos e dispositivos montados para prever com precisão a temperatura de junção do componente. Compreender a influência térmica da placa requer o nível certo de precisão, adequado à informação disponível em cada estágio de desenvolvimento.

No design térmico eletrónico, as opções de fidelidade de modelação térmica PCB desde tipos simples, condutividade térmica em cada camada, até modelação explícita de traço de cobre são adequadas a diferentes fases de desenvolvimento. Isso inclui desde a exploração da colocação de componentes até a verificação do desempenho térmico de uma placa totalmente roteada. Entre as abordagens mais recentes para a análise térmica de PCB está modelar uma placa inteira como conjunto de rede que é computacionalmente eficiente sem sacrificar a precisão.

A conectividade do fluxo de trabalho de design eletrónico e a capacidade de importar informações da placa dos principais formatos de ficheiros de software EDA e também atualizar modelos com novas informações, é um facilitador fundamental para processos de análise térmica eficientes. Existem vantagens claras em ferramentas que permitem aos engenheiros processar facilmente dados de arquivos ECAD contendo layout da placa, detalhes de roteamento e informações de componentes para acelerar a criação de modelos térmicos juntamente com métodos para implementar informações de energia na análise térmica.

Assista ao webinar - simulação térmica e termomecânica de PCB multicamadas

Para alcançar a mais alta precisão na análise térmica de PCB, incluindo o aquecimento em joule do traço de cobre no PCB, é vantajoso colaborar com engenheiros eletrônicos que trabalham na simulação de sinal PCB e integridade de energia. A co-simulação entre o software de arrefecimento eletrónico 3D e o software de simulação de integridade de energia EDA representa com precisão a dissipação de energia do traço de cobre da placa responsável pelas mudanças de resistência elétrica com a temperatura. Explore as razões para a co-simulação eletrotérmica PCB neste vídeo.

Os compartimentos eletrônicos devem abrigar conjuntos de PCB, componentes, fontes de alimentação, conectores, sensores e muito mais. Deve igualmente proporcionar um fluxo de ar de arrefecimento suficiente ou transferência de calor condutora para o ambiente circundante para garantir um desempenho fiável do produto. Quer esteja a conceber um compartimento industrial refrigerado por convecção forçada, um compartimento aviónico selado ou o mais recente produto eletrónico de consumo de formato fino, estas ferramentas de análise térmica 3D CFD permitem uma exploração rápida de diferentes soluções de arrefecimento. As ferramentas que podem manipular a geometria MCAD facilmente ou diretamente para simulação de CFD são vantajosas para que se concentre menos nas etapas de pré-processamento e mais nos resultados da modelagem térmica no nível do sistema do compartimento e na otimização do seu projeto.Faça o download do guia completo para gestão térmica de invólucros para dicas de projeto.

O arrefecimento do centro de dados para uma operação fiável é crucial para evitar interrupções no desempenho limitado. O arrefecimento do centro de dados em todo o mundo é uma proporção significativa de energia e isso deverá aumentar com a expansão da procura de processamento de IA, pelo que o design de arrefecimento eficiente é de grande importância para operações de centro de dados bem-sucedidas e sustentáveis. Usando a simulação CFD, pode prever o fluxo de ar e a transferência de calor em salas tradicionais de centros de dados e sistemas complexos grandes semelhantes. Pode garantir que os servidores, racks e componentes críticos permaneçam dentro dos limites de temperatura exigidos e desenvolver a estratégia de arrefecimento mais eficiente. O arrefecimento líquido está a ser cada vez mais adoptado devido às vantagens da transferência de calor. Usando uma combinação de Simcenter 3D CFD e ferramentas de simulação de sistema 1D, você pode avaliar placas frias diret-to-chip, sistemas de tubulação, trocadores de calor, CDU para todo o data center e até mesmo enfrentar os desafios de modelagem térmica do sistema para a tecnologia emergente de refrigeração por imersão e selecionar soluções de arrefecimento bifásico.Leia o whitepaper sobre 11 dicas fundamentais para um arrefecimento eficiente do centro de dados agora.Veja um webinar sobre modelagem de sistemas: Reforçar a eficiência energética e a sustentabilidade dos centros de dados

O arrefecimento líquido oferece vantagens para um arrefecimento eficaz e eficiente de aplicações eletrónicas onde existem elevados requisitos de dissipação de calor para fins de operação e fiabilidade. Desde minimizar a queda de pressão de placas frias personalizadas em aplicações de eletrónica de potência até auxiliar no projeto térmico na área de crescente adoção de refrigeração por imersão de servidores, use simulação de refrigeração eletrônica 3D CFD precisa e dinâmica de fluidos 1D para otimizar seu projeto refrigerado a líquido.Veja o vídeo (à direita) sobre as vantagens do arrefecimento líquido do servidor de borda, insights da Iceotope Technologies.Ver apresentação a pedido - Gestão térmica de hardware de IA: informações sobre refrigeração líquida de máquina de aprendizagem profunda da Electronic Cooling Solutions Inc

A precisão aprimorada da análise térmica ajuda a atender aos requisitos de projeto cada vez mais exigentes no desenvolvimento de eletrônicos modernos. Calibrar um modelo térmico com dados de medição térmica transientes pode ajudá-lo a alcançar a mais alta precisão na simulação térmica. A calibração automática do modelo térmico supera a necessidade de etapas de calibração manual proibitivamente demoradas para fazer alterações incrementais nos atributos do modelo térmico. A utilização de um modelo térmico calibrado significa que os riscos de subprojeto podem ser abordados para garantir a fiabilidade através de modelação precisa de cenários de perfil de missão para verificar o desempenho. Ao mesmo tempo, com maior confiança na precisão, os engenheiros podem abordar áreas potenciais de superdesign para reduzir os custos do produto.Para uma visão geral dos métodos de ensaio de transientes térmicos e calibração do modelo de simulaçãoassista à apresentação sob pedido: Caracterização térmica de pacotes de semicondutores — métricas térmicas, fiabilidade à qualidade

A tecnologia BCI-ROM (modelo de ordem reduzida independente da condição de contorno) oferece vantagens para a análise térmica transiente rápida de ordens eletrónicas de magnitude mais rápidas que o CFD 3D completo, preservando a precisão. Um BCI-ROM é gerado automaticamente a partir de uma análise de condução 3D que mantém a precisão preditiva mas pode resolver 40.000 vezes mais rápido em casos demonstrados. O aspecto “independente da condição de fronteira” dos modelos de ordem reduzida é extremamente valioso, pois podem ser usados em qualquer ambiente térmico. As BCI-ROMs podem ser geradas em diferentes formatos para suportar a resolução rápida autónoma em formato de matriz, incorporadas em simulação de circuitos para ferramentas de análise eletrotérmica (formato VHDL-AMS) ou utilizadas na modelação de ferramentas de simulação de sistema 1D (formato FMU).Ver o blogue: O futuro do projeto térmico — análises eletrotérmicas anterioresVeja o on-demand: Acelere o projeto de sistemas eletrónicos com simulação elétrica termicamente sensível (Apresentando informações de um orador convidado da ROHM Semiconductor)

O projeto térmico para fiabilidade de produtos eletrónicos beneficia de uma previsão precisa de temperaturas, gradientes e variações de transientes cíclicos que podem ser posteriormente utilizados na análise de tensões termomecânicas. A análise termomecânica é usada para investigar modos de falha, áreas potenciais de risco de degradação, para percepções de durabilidade e vida útil.Os fluxos de trabalho de avaliação de tensões termomecânicas de CFD para análise de elementos finitos (FEA) podem assumir várias formas. A análise de CFD pode ser realizada por um analista térmico dedicado num software de arrefecimento eletrónico e os resultados de temperatura transiente 3D podem ser exportados para uma ferramenta mecânica FEA. Alternativamente, os engenheiros que trabalham no ambiente CAD podem beneficiar de uma combinação de CFD térmico incorporado em CAD e análise de tensão termomecânica para encurtar o tempo geral de análise.Explore três fluxos de trabalho para a eletrónica CFD, simulação de arrefecimento e análise de tensão termomecânica da electrónica FEA neste webinar a pedido.