Моделирование охлаждения электроники

Для производителей полупроводникового оборудования крайне важно понимать влияние структуры упаковки на тепловое поведение и надежность, особенно в условиях увеличения удельной мощности и сложности современной разработки упаковки. Такие проблемы, как разработка сложных систем на кристалле (SoC) и 3D-IC (интегральных схем), означают, что тепловое проектирование должно быть неотъемлемой частью разработки упаковки. Возможность поддержки дальнейшей цепочки поставок с помощью тепловых моделей и рекомендаций по моделированию, выходящих за рамки спецификационных значений, имеет особое значение на рынке.Для производителей электроники, интегрирующих упакованные микросхемы в продукты, важно иметь возможность точно прогнозировать температуру соединения компонента на печатной плате (PCB) в среде системного уровня для разработки соответствующих экономичных схем управления температурным режимом. Программные инструменты моделирования охлаждения электроники позволяют получить такую информацию. Инженерам-тепловикам желательно иметь варианты точного моделирования пакетов микросхем, соответствующие различным стадиям проектирования и доступности информации. Для высокоточного моделирования критических компонентов в переходных сценариях с помощью решений Simcenter можно автоматически откалибровать подробную тепловую модель в соответствии с данными измерений переходных процессов при температуре соединения.

Изучите тепловое моделирование корпусов микросхем

• Рабочий процесс термообработки полупроводниковых корпусов высокой плотности — смотреть вебинар

Моделируйте тепловые характеристики сложных многослойных печатных плат и смонтированных устройств для точного прогнозирования температуры соединения компонентов. Для понимания термического воздействия на плату требуется надлежащий уровень точности, соответствующий информации, доступной на каждом этапе разработки.

В области теплового проектирования электроники варианты точного теплового моделирования печатных плат: от простых типов, теплопроводности в каждом слое до явного моделирования следов меди, подходят для разных этапов разработки. Это включает в себя изучение расположения компонентов до проверки тепловых характеристик полностью проложенной платы. Один из последних подходов к термическому анализу печатных плат заключается в моделировании всей платы в виде сетевой сборки, которая эффективна с вычислительной точки зрения без ущерба для точности.

Подключение к рабочему процессу электронного проектирования и возможность импорта информации о плате из ведущих форматов файлов программного обеспечения EDA, а также обновления моделей новой информацией являются ключевыми факторами эффективности процессов термического анализа. Существуют очевидные преимущества инструментов, позволяющих инженерам легко обрабатывать данные файлов ECAD, содержащие компоновку платы, сведения о маршрутах и компонентах, что позволяет ускорить создание тепловой модели, а также методы использования информации о питании в термическом анализе.

Посмотрите вебинар - тепловое и термомеханическое моделирование многослойных печатных плат

Для достижения наивысшей точности термического анализа печатной платы, включая нагрев медного следа на печатной плате в джоулях, выгодно сотрудничать с инженерами-электронщиками, работающими над моделированием целостности сигналов и питания на печатной плате. Совместное моделирование программного обеспечения для охлаждения трехмерной электроники и программного обеспечения для моделирования целостности питания EDA точно отражает рассеивание мощности на медных следах платы с учетом изменений электрического сопротивления в зависимости от температуры. Изучите причины совместного электротермического моделирования печатных плат в этом видео.

В корпусах электроники должны размещаться узлы печатных плат, компоненты, источники питания, разъемы, датчики и многое другое. Он также должен обеспечивать достаточный поток охлаждающего воздуха или теплопроводящую передачу в окружающую среду для обеспечения надежной работы продукта. Независимо от того, проектируете ли вы промышленный корпус с принудительным конвекционным охлаждением, герметичный корпус авионики или новейший продукт бытовой электроники тонкого форм-фактора, эти инструменты термического анализа 3D CFD позволяют быстро изучить различные решения по охлаждению. Инструменты, которые могут легко или напрямую обрабатывать геометрию MCAD для моделирования CFD, имеют преимущество: вы можете сосредоточиться не на этапах предварительной обработки, а на результатах теплового моделирования на уровне системы корпуса и оптимизации конструкции.Скачайте полное руководство для получения рекомендаций по проектированию системы управления температурным режимом корпуса.

Охлаждение центра обработки данных для надежной работы крайне важно для предотвращения перебоев в работе из-за ограниченной производительности. Во всем мире на охлаждение центров обработки данных уходит значительная часть энергии, и эта доля будет расти по мере роста спроса на обработку данных ИИ, поэтому эффективная конструкция охлаждения имеет большое значение для успешной и устойчивой работы центров обработки данных. Используя моделирование CFD, вы можете прогнозировать воздушный поток и теплопередачу в традиционных залах центров обработки данных и аналогичных больших сложных системах. Вы можете обеспечить соблюдение требуемых температурных ограничений для серверов, стоек и критически важных компонентов и разработать наиболее эффективную стратегию охлаждения. Жидкостное охлаждение все чаще используется из-за преимуществ теплопередачи. Используя комбинацию инструментов Simcenter 3D CFD и 1D для моделирования систем, вы можете оценивать холодные пластины, трубопроводные системы, теплообменники, CDU во всем центре обработки данных и даже решать проблемы теплового моделирования систем для новой технологии иммерсионного охлаждения и выбирать двухфазные решения для охлаждения.Прочтите брошюру на 11 ключевых советов по эффективному охлаждению центра обработки данных сейчас.Посмотрите вебинар по моделированию системы: Повышение энергоэффективности и устойчивости центров обработки данных

Жидкостное охлаждение обеспечивает преимущества эффективного и действенного охлаждения электронных устройств, где для обеспечения работы и надежности предъявляются высокие требования к отводу тепла. Используйте точное трехмерное моделирование охлаждения электроники CFD и одномерную гидродинамику для оптимизации конструкции с жидкостным охлаждением: от минимизации перепада давления в холодильных пластинах, используемых в силовой электронике, до содействия проектированию систем охлаждения в условиях все более широкого внедрения иммерсионного охлаждения серверов.Посмотрите видео (справа) о преимуществах жидкостного охлаждения периферийных серверов от Iceotope Technologies.Просмотр презентации по запросу - Управление температурным режимом оборудования с искусственным интеллектом: анализ жидкостного охлаждения машин с глубоким обучением от Electronic Cooling Solutions Inc

Повышенная точность термического анализа помогает удовлетворить все более строгие требования к проектированию современной электроники. Калибровка тепловой модели на основе данных нестационарных тепловых измерений поможет достичь максимальной точности при тепловом моделировании. Автоматическая калибровка тепловой модели устраняет необходимость выполнения чрезмерно длительных этапов ручной калибровки, связанных с постепенным изменением атрибутов тепловой модели. Использование откалиброванной тепловой модели позволяет снизить риски, связанные с недопроектированием, и обеспечить надежность за счет точного моделирования сценариев профиля миссии для проверки эффективности. В то же время, повысив уверенность в точности, инженеры могут устранять потенциальные проблемы, связанные с чрезмерным проектированием, чтобы снизить стоимость продукции.Для обзора методов испытаний на тепловые переходные процессы и калибровки имитационной моделипосмотрите презентацию по запросу: Определение тепловых характеристик полупроводниковых корпусов — тепловые показатели, соотношение надежности и качества

Технология модели уменьшенного порядка, не зависящая от граничных условий (BCI-ROM), обеспечивает преимущества быстрого переходного термического анализа электроники на порядок быстрее, чем полный трехмерный CFD, при сохранении точности. BCI-ROM автоматически генерируется на основе трехмерного анализа проводимости, который обеспечивает точность прогнозирования, но в продемонстрированных случаях позволяет решать задачи более чем в 40 000 раз быстрее. Аспект «независимости от граничных условий» моделей редуцированного порядка чрезвычайно ценен, поскольку их можно использовать в любой тепловой среде. BCI-ROM могут создаваться в различных форматах для поддержки автономного быстрого решения в матричном формате, включаться в моделирование схем для инструментов электротермического анализа (формат VHDL-AMS) или использоваться в моделировании инструментов моделирования одномерных систем (формат FMU).Смотреть блог: Будущее теплового проектирования — более ранний электротермический анализСмотрите видео по запросу: Ускорьте проектирование электронных систем с помощью моделирования электрических систем с учетом температурных параметров (С мнением приглашенного докладчика ROHM Semiconductor)

Тепловое проектирование, обеспечивающее надежность электронных изделий, основывается на точном прогнозировании температур, градиентов и циклических переходных изменений, которые впоследствии могут быть использованы при термомеханическом анализе напряжений. Термомеханический анализ используется для изучения способов разрушения, потенциальных областей риска деградации, определения долговечности и срока службы.Рабочие процессы оценки термомеханических напряжений методом CFD и анализа методом конечных элементов (FEA) могут принимать несколько форм. CFD-анализ может быть выполнен специализированным термическим аналитиком в электронном программном обеспечении для охлаждения, а трехмерные результаты переходных температур могут быть экспортированы в механический инструмент FEA. В качестве альтернативы инженеры, работающие в среде САПР, могут воспользоваться комбинированным анализом термомеханических напряжений, встроенным в САПР, и термомеханическим анализом напряжений, чтобы сократить общее время анализа.Изучите три рабочих процесса для моделирования охлаждения электроники CFD и термомеханического анализа напряжений электроники FEA в этом разделе веб-семинар по запросу.