業界首創全系統電熱(rè)協同仿真分(fēn)析解決方案
Cadence® Celsius™ Thermal Solver 是第一款能同時(shí)滿足電子工程師和(hé)機械工程師設計的(de)熱(rè)分(fēn)析技術。電子工程師可(kě)将快(kuài)速、準确且易于使用(yòng)的(de)熱(rè)仿真納入電源完整性分(fēn)析中，而機械工程師則可(kě)擴展現有的(de)熱(rè)分(fēn)析方法，将由電熱(rè)相互作用(yòng)産生的(de)真實熱(rè)源納入分(fēn)析中。
Celsius Thermal Solver 環境能夠啓動熱(rè)分(fēn)析的(de)方方面面，從而快(kuài)速準确地識别 IC 封裝、PCB 和(hé)電子系統中存在的(de)熱(rè)問題。創新的(de)大(dà)規模並行求解器技術，不僅能提供比傳統解決方案加速高(gāo)達 10 倍的(de)運行性能，更能顯著減少内存使用(yòng)量。強大(dà)的(de)有限元分(fēn)析 (FEA) 場(chǎng)求解器可(kě)在複雜(zá)實體結構中進行瞬時(shí)、穩态以及熱(rè)傳導的(de)分(fēn)析，同時(shí)計算(suàn)流體力學 (CFD) 引擎可(kě)進行對(duì)流和(hé)輻射傳熱(rè)分(fēn)析。
實施電熱(rè)協同仿真可(kě)以精确仿真相互關聯的(de)電熱(rè)效應。集成的(de)工具環境中還(hái)包含 3D Workbench——機械 3D CAD 圖形用(yòng)戶界面 (GUI)——用(yòng)于創建、編輯和(hé)導入 3D 設計以及集成先進自适應網格功能。針對(duì)布局前設計和(hé)布局後驗證，Celsius Thermal Solver 解決方案能讓用(yòng)戶快(kuài)速開發産品的(de)熱(rè)管理(lǐ)系統，并識别與熱(rè)點和(hé)熱(rè)應力有關的(de)問題，這(zhè)些問題是電子系統中的(de)主要現場(chǎng)故障風險。
由 Celsius 生成的(de)金屬互連封裝内的(de) 3D 結構溫度分(fēn)布圖
特點
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巧妙結合有限元分(fēn)析 (FEA) 與計算(suàn)流體力學 (CFD)，提供全系統級電熱(rè)分(fēn)析 |
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熱(rè)仿真性能近乎線性速度提升與内存使用(yòng)量減少，較現有坊間方案快(kuài)十倍且不影(yǐng)響準确度 |
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通(tōng)過使用(yòng)真實的(de)功率分(fēn)布圖對(duì)産品進行快(kuài)速準确的(de)瞬時(shí)仿真，提高(gāo)産品可(kě)靠性 |
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定位溫度熱(rè)點，避免故障風險 |
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識别因不同熱(rè)膨脹系數的(de)固體材料中存在的(de)熱(rè)應力和(hé)應變引起的(de)潛在的(de)可(kě)靠性問題 |
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通(tōng)過瞬時(shí)電熱(rè)協同仿真來(lái)避免重新設計，從而準确識别 3D 器件 (例如封裝、焊線、連接器以及連接器到 PCB 之間的(de)過渡) 中的(de)溫度和(hé)電流密度問題 |
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使用(yòng) 3D Workbench 的(de)參數化(huà)和(hé)用(yòng)戶自定義的(de)方程表達式，輕松使用(yòng)假設分(fēn)析來(lái)改進産品設計，實現機械結構的(de)編輯、修改和(hé)優化(huà) |
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集成于 Cadence IC、封裝及 PCB 設計實現平台可(kě)提升速度并簡化(huà)設計叠代 |
業界推薦分(fēn)享
「汽車電子業是仰賴精準的(de)熱(rè)電仿真來(lái)開發世界級的(de)汽車 ASIC 和(hé)系統構裝組件。Cadence Celsius 熱(rè)求解器與 Virtuoso 平台緊密集成，方便先進電路、布局及封裝設計人(rén)員(yuán)直接及早進行熱(rè)電仿真。Celsius 熱(rè)求解器的(de)周轉時(shí)間快(kuài)且結果精确，幫助我們探索更多(duō)設計變化(huà)并利用(yòng)熱(rè)電仿真找出之前未能發現的(de)使用(yòng)案例。」 -- Robert Bosch GmbH 汽車電子部門 EDA 研究與進階開發資深項目經理(lǐ) Goeran Jerke
「3D-IC 及面對(duì)面晶圓接合等先進封裝技術可(kě)将電子系統性能從行動應用(yòng)提升至高(gāo)性能運算(suàn)應用(yòng)，但電效應與熱(rè)效應之間的(de)強耦合也(yě)帶來(lái)新的(de)設計挑戰。Cadence 的(de)系統分(fēn)析産品有了(le) Celsius 熱(rè)求解器這(zhè)個(gè)生力軍，讓我們能夠在設計流程中支持熱(rè)電共仿真，幫助我們的(de)共同顧客開發出新一代的(de)電子系統。」 -- Arm 中央工程事業群系統工程副總裁 Vicki Mitchell
3D 有限元分(fēn)析 (FEA) 場(chǎng)求解器
3D 有限元分(fēn)析 (FEA) 場(chǎng)求解器可(kě)爲任意 3D 結構 (例如有凸塊 (bump) 或焊線、連接器的(de)複雜(zá)封裝，以及連接器到 PCB 的(de)過渡) 提供精确的(de)熱(rè)傳導分(fēn)析和(hé)電氣仿真。在自動化(huà)環境中，強大(dà)的(de) 3D 熱(rè)分(fēn)布分(fēn)析與 3D 電仿真相結合，實現真正的(de)在溫度和(hé)電流之間交互進行叠代的(de)電熱(rè)協同仿真。這(zhè)最大(dà)限度地提高(gāo)了(le)精度，并且考慮到了(le)所有影(yǐng)響：例如在工作溫度較高(gāo)時(shí)電阻的(de)增加。這(zhè)種統一的(de)分(fēn)析環境能夠使設計人(rén)員(yuán)輕松确認設計是否已滿足指定的(de)溫度、電壓和(hé)電流密度臨界值。
2.5D 有限元分(fēn)析 (FEA) 場(chǎng)求解器
2.5D 有限元分(fēn)析 (FEA) 場(chǎng)求解器是快(kuài)速、準确仿真三維平面層狀結構中 (例如，在具有多(duō)層和(hé)互連過孔的(de)封裝和(hé) PCB 中) 熱(rè)傳導的(de)一個(gè)絕佳選擇。溫度、熱(rè)通(tōng)量、電導率、熔化(huà)電流密度和(hé)平均失效時(shí)間等熱(rè)結果均以圖形方式顯示在二維圖表中，從而可(kě)以快(kuài)速确定問題所在區(qū)域。x、y 和(hé) z 切片平面選項還(hái)提供溫度和(hé)熱(rè)通(tōng)量的(de)三維分(fēn)布圖，以便進一步了(le)解系統的(de)熱(rè)響應。Cadence Sigrity™ Celsius™ PowerDC™ 項目文件也(yě)可(kě)以直接導入到 2.5D FEA 場(chǎng)求解器中進行進一步分(fēn)析。
計算(suàn)流體力學 (CFD) 求解器
計算(suàn)流體力學 (CFD) 是分(fēn)析系統中的(de)流體對(duì)流、傳導和(hé)輻射傳熱(rè)的(de)強大(dà)工具。對(duì)于帶有底盤和(hé)通(tōng)風孔開口的(de)系統，很容易在自然對(duì)流或強制對(duì)流環境中對(duì)其進行仿真。傳熱(rè)系數可(kě)從 CFD 仿真中提取，并用(yòng)于 2.5D 和(hé) 3D FEA 場(chǎng)求解器中，以考慮固體表面上的(de)空氣和(hé)其他(tā)流體的(de)流動效應。CFD 求解器還(hái)可(kě)将氣流環境和(hé)固體接口的(de)流體提取到熱(rè)模型邊界阻抗中，從而進行快(kuài)速熱(rè)仿真。
對(duì)流和(hé)氣流建模
大(dà)規模並行運算(suàn)求解器
在執行運算(suàn)仿真時(shí)，傳統的(de)大(dà)型結構要麽被大(dà)大(dà)簡化(huà)，要麽被分(fēn)割成多(duō)個(gè)較小的(de)結構以便使用(yòng)最大(dà)、最強的(de)計算(suàn)資源進行分(fēn)析。相比之下(xià)，Celsius Thermal Solver 中配備的(de)大(dà)規模並行運算(suàn)求解器則是創新的(de)解決方案：通(tōng)過并行執行 3D 結構求解所需的(de)數學任務來(lái)利用(yòng)多(duō)核心計算(suàn)資源。這(zhè)些任務可(kě)以在一台計算(suàn)機的(de)多(duō)個(gè)核心内或多(duō)台計算(suàn)機上並行處理(lǐ)，從而将解算(suàn)複雜(zá)結構的(de)時(shí)間縮短 10 倍甚至更多(duō)。
業界領先的(de)並行化(huà)技術确保網格結構和(hé)物(wù)理(lǐ)結構均可(kě)在盡可(kě)能多(duō)的(de)計算(suàn)機、計算(suàn)機配置和(hé)核心上進行劃分(fēn)和(hé)並行處理(lǐ)。解算(suàn)所需的(de)時(shí)間可(kě)根據計算(suàn)機核心的(de)數量進行調整。如果用(yòng)戶可(kě)以将計算(suàn)機核心的(de)數量增加一倍，那麽性能也(yě)将幾乎翻倍。此外，随著(zhe)計算(suàn)機核心數量的(de)增加，每台計算(suàn)機的(de)内存使用(yòng)量也(yě)相應減少。
熱(rè)應力和(hé)應變
當今的(de)設計通(tōng)常在一個(gè)系統中包含多(duō)種具有不同熱(rè)膨脹系數的(de)材料。當溫度變化(huà)時(shí)，系統中的(de)材料會出現不同程度的(de)膨脹和(hé)收縮，這(zhè)可(kě)能導緻産品故障或可(kě)靠性問題。Celsius Thermal Solver 可(kě)精确仿真固體中的(de)熱(rè)誘發應力和(hé)應變，精确定位問題所在區(qū)域，從而避免出現費用(yòng)過高(gāo)的(de)産品可(kě)靠性問題。
Celsius Thermal Solver 考慮了(le)熱(rè)誘發應力
3D Workbench
Celsius Thermal Solver 環境包含了(le)一個(gè)三維機械 CAD 圖形用(yòng)戶界面，用(yòng)于創建、編輯和(hé)導入 3D 實體模型進行電熱(rè)分(fēn)析。可(kě)加入通(tōng)用(yòng)MCAD格式的(de)設計數據，例如 ACIS、IGES 和(hé) STEP，以及 Cadence Allegro® 和(hé) Sigrity 格式。通(tōng)過參數化(huà)和(hé)方程表達式可(kě)以輕松創建 3D 器件，從而實現建模的(de)靈活性和(hé)仿真優化(huà)。使用(yòng) 3D Workbench 模型清理(lǐ)功能，可(kě)以快(kuài)速修複 3D CAD 幾何問題和(hé)未對(duì)準誤差。先進的(de)自适應網格算(suàn)法可(kě)自動爲複雜(zá)的(de)3D器件以及具有附件的(de)大(dà)型複雜(zá)電子系統生成精确網格。
操作系統與接口數據庫
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兼容 Microsoft Windows 和(hé) Linux 工作環境 |
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可(kě)與 Cadence、Mentor Graphics、Altium、Zuken、AutoCAD 等公司的(de) PCB 和(hé) IC 封裝 layout 設計集成 |