作者: Veena Parthan, Cadence 編譯: Chen Yun, Graser
考慮到電子產品的(de)尺寸和(hé)電池壽命，我們從過去到現在已經取得(de)了(le)長足的(de)進步。以手機為例：Motorola 設計的(de)第一款便攜式手機隻能使用(yòng) 30 分(fēn)鐘或更短時間，而重量卻高(gāo)達 3 磅。出於顯而易見的(de)原因，這些手機被稱為「磚塊」。時至今日，許多(duō)智能手機比個人(rén)電腦更快(kuài)、更強大(dà)。而電子產品的(de)小型化(huà)以及對高(gāo)功率密度的(de)需求增加了(le)電子冷(lěng)卻的(de)巨大(dà)壓力。 電子冷(lěng)卻技術自 1960 年代就已經存在，但隨著客戶對高(gāo)功率電子產品的(de)渴望，新的(de)熱管理(lǐ)技術成為滿足這些需求的(de)先決條件。
回顧過去
CFD 用(yòng)於電子冷(lěng)卻的(de)技術僅在 80 年代後期才開始，大(dà)約是 30 年後 CFD 才在空氣動力學應用(yòng)中佔有一席之地。在 CFD 研究中，Unix 是第一個用(yòng)於電子冷(lěng)卻的(de)工作站，為了(le)使用(yòng)這個平台，熱工程師絕對有必要對流體動力學和(hé)傳熱有一個核心的(de)了(le)解。以綠色和(hé)黑(hēi)色線框佈置的(de)幾何圖形可(kě)能需要數天甚至數週的(de)時間來構建。每個幾何體都將表示為一組僅由矩形塊和(hé)三角柱組成的(de)長方體。在那些日子裡，一個 20,000 個單元格的(de)網格需要數週的(de)數字運算(suàn)，在所有這些計算(suàn)之後，解決方案很可(kě)能會出現分(fēn)歧。
隨著時間的(de)推移，出現了(le)一些變化(huà)，包括對圖形界面、MCAD 和(hé) ECAD 導入的(de)改進，並且計算(suàn)時間顯著減少。但 CFD 解決方案的(de)幾何建模和(hé)離散化(huà)方面仍然停滯不前，並且在過去十年中沒有任何重大(dà)進展。當僅解決或改進特定應用(yòng)程式的(de)某些方面時，增長曲線通(tōng)常會下(xià)降，並且這些增強功能不適合原始系統。
用(yòng) Cadence Celsius EC 求解器解釋現今
從零開始，關於 Cadence Celsius EC Solver 徹底改變了(le)電子熱領域。 該軟體已經變得(de)智能化(huà)。 Celsius EC Solver 沒有依賴工程師，工程師需要將通(tōng)用(yòng)長方體的(de)集合正確地形成為要建模的(de)項目並獲得(de)正確的(de)網格化(huà)，Celsius EC Solver 則具有用(yòng)於特定功能的(de)特定項目。 例如，它知道散熱器是帶鰭片的(de)，導電固體需要氣流才能充分(fēn)冷(lěng)卻，並且傳感器控制風扇和(hé) PCB 的(de)層面、走線和(hé)銅百分(fēn)比，而不管使用(yòng)的(de)單位是什(shén)麼。
網格化(huà)是自動和(hé)智能地執行的(de)，而不僅僅是關鍵點。 它是一個智能生成的(de)網格，反映了(le)數十年的(de)行業經驗，可(kě)以精確捕捉物(wù)理(lǐ)和(hé)幾何形狀。 它還針對您的(de)模型和(hé)計算(suàn)機的(de)計算(suàn)能力進行了(le)優化(huà)。 快(kuài)速、分(fēn)佈式記憶體、平行處理(lǐ)算(suàn)法可(kě)以使用(yòng)低成本的(de)多(duō)核和(hé)多(duō)處理(lǐ)器電腦系統來減少計算(suàn)時間。 具有超過 100,000,000 個網格單元的(de)模型隻不過是通(tōng)宵運行。
從 1989 年的(de)角度來看，當前技術的(de)發展與 CFD 在電子冷(lěng)卻領域的(de)發展一樣具有革命性。 在大(dà)多(duō)數情況下(xià)，執行熱分(fēn)析所需的(de)時間已大(dà)大(dà)減少至少一半。 但真正的(de)革命是將這些新的(de)時間節省與熱工程師不再需要成為專家這一事實相結合。透過利用(yòng) MCAD 和(hé) ECAD 數據並使用(yòng)智能軟體，才可(kě)以有效地分(fēn)析大(dà)多(duō)數問題。 這並不意味著不再需要熱工程師或任何人(rén)都可(kě)以進行熱設計。 使用(yòng) CFD 進行熱分(fēn)析是一項仍然需要工程頭腦的(de)知識、培訓和(hé)專業知識的(de)技能。
定義未來
我們今天所做(zuò)的(de)有望定義我們的(de)未來！ 美(měi)國能源部提出了(le)一種使用(yòng)發光(guāng)二極體 (LED) 的(de)新冷(lěng)卻技術。 當 LED 中的(de)電流沿與正常方向相反的(de)方向流動時，光(guāng)子密度會下(xià)降。 該團隊開展的(de)這項工作有望推動奈米光(guāng)子冷(lěng)卻的(de)發展。 這種冷(lěng)卻方式為未來的(de)片上冷(lěng)卻提供了(le)絕佳的(de)機會。
Cadence Celsius EC Solver 技術 （前身為 Future Facilities 的(de) 6SigmaET）專為電子系統設計人(rén)員能夠快(kuài)速準確地解決當今最具挑戰性的(de)熱/電子冷(lěng)卻管理(lǐ)問題而設計。Celsius EC 求解器利用(yòng)強大(dà)的(de)計算(suàn)引擎和(hé)網格劃分(fēn)技術，使設計人(rén)員能夠對複雜設計進行建模和(hé)分(fēn)析，不僅可(kě)以降低產品故障的(de)風險，還可(kě)以優化(huà)熱解決方案以最大(dà)限度地提高(gāo)性能。
即使是最複雜的(de)電子系統，Celsius EC Solver 也(yě)能分(fēn)析流體流動和(hé)熱傳遞。該軟體使用(yòng)專有的(de)多(duō)級非結構化(huà) (MLUS) 網格劃分(fēn)技術求解對流、傳導和(hé)輻射。它可(kě)以分(fēn)析電子組件和(hé)外殼中的(de)氣流、溫度和(hé)熱傳遞。求解器可(kě)以求解自然對流、強制對流、太陽能加熱和(hé)液體冷(lěng)卻。
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