熱仿真加速新產(chǎn)品上市

1、熱仿真加速新產(chǎn)品上市integrated device technology()每年大約有50個(gè)用法新封裝格式的產(chǎn)品上市，這50個(gè)新產(chǎn)品的散熱性能，之前向來依賴實(shí)際測試來保證。而通常狀況下，第一版設(shè)計(jì)中的熱設(shè)計(jì)不達(dá)標(biāo)率高達(dá)10%20%，這些熱設(shè)計(jì)不達(dá)標(biāo)的產(chǎn)品，都需要舉行一次甚至多次的改進(jìn)設(shè)計(jì)以保證其散熱性能達(dá)標(biāo)。這樣通常會(huì)造成產(chǎn)品上市延期大約6周左右的時(shí)光，假如新產(chǎn)品的設(shè)計(jì)包含重大轉(zhuǎn)變，例如改用盡全不同的封裝格式，則會(huì)導(dǎo)致設(shè)計(jì)時(shí)光的進(jìn)一步增強(qiáng)并使加工成本升高。最近，idt在對(duì)每一個(gè)采納新的封裝格式的產(chǎn)品舉行實(shí)際測試之前，用法 graphics公司mechanical analysis部門的fl

2、otherm和flotherm.pack對(duì)它們舉行熱分析，這樣可以大大削減熱測試的重復(fù)次數(shù)并縮短開發(fā)周期。flotherm.pack在線封裝模型生成工具能在約30分鐘內(nèi)生成一個(gè)全新封裝的模型，把模型導(dǎo)入到flotherm熱仿真分析軟件中，即可在很短的時(shí)光內(nèi)了解到封裝的散熱性能。idt的工程師普通會(huì)評(píng)估多個(gè)不同封裝格式的散熱性能，并從中選取在散熱性能、板上空間利用、成本和其他指標(biāo)上都最優(yōu)的配置。idt公司的高級(jí)封裝工程師jitesh shah說：“自從我們對(duì)每個(gè)新封裝采納熱仿真分析后，我們從未發(fā)生過由于散熱性能方面的緣由引起后期更改設(shè)計(jì)或?qū)е律a(chǎn)延期的狀況。”idt 主要研發(fā)應(yīng)用于數(shù)字媒體產(chǎn)品中

3、的混合信號(hào)解決計(jì)劃，公司全球約有2400名員工，并有1300多種產(chǎn)品應(yīng)用于15000種解決計(jì)劃。idt的技術(shù)主要用于幫助處理器執(zhí)行基本的核心任務(wù)和功能(例如卸載、搜尋和查表)，以此來提高網(wǎng)絡(luò)和特定處理器的效率。用法idt的時(shí)鐘、搜尋引擎器件和預(yù)處理交換器件可解決服務(wù)質(zhì)量(qos)、優(yōu)先權(quán)和來源目的功能等長久以來處理器所瀕臨的瓶頸問題。idt的技術(shù)有助于提升處理器的用法效率，讓用法者能更迅速的銜接到所需要的數(shù)字媒體內(nèi)容，享受更為高效的數(shù)字媒體體驗(yàn)。傳統(tǒng)的“創(chuàng)造測試模式”過去，idt的工程師通過在jedec標(biāo)準(zhǔn)環(huán)境下對(duì)產(chǎn)品舉行熱測試，評(píng)估采納新封裝格式產(chǎn)品的散熱性能。他們通常采納一種上面裝有正向偏

4、壓的特別熱測試晶片來測量封裝器件的結(jié)溫。工程們需要先將封裝器件安裝在一個(gè)jedec標(biāo)準(zhǔn)測試板上，然后在自然對(duì)流和強(qiáng)迫對(duì)流環(huán)境下舉行產(chǎn)品的熱測試。這種狀況下收集每一組測試數(shù)據(jù)的周期也許為4周到6周(詳細(xì)工作包括：設(shè)計(jì)用于熱測試的封裝器件和測試板、創(chuàng)造用于熱測試的封裝器件和電路板組件以及測試)。這種辦法的缺陷主要在于，只能在設(shè)計(jì)的后期，樣品創(chuàng)造出來后舉行產(chǎn)品的熱性能評(píng)估。而到了設(shè)計(jì)的后期，囫圇產(chǎn)品開發(fā)周期所剩的時(shí)光已經(jīng)不多，為了不延誤產(chǎn)品的上市，最多可以舉行兩個(gè)計(jì)劃的測試評(píng)估。通常狀況下80%90%的產(chǎn)品計(jì)劃能滿足散熱性能要求，從而如期上市。但是，還有 10%20%的產(chǎn)品，其原始設(shè)計(jì)不能滿足散熱要

5、求。在這種狀況下，結(jié)構(gòu)工程師就不得不重新開頭設(shè)計(jì)能夠滿足散熱性能要求的新計(jì)劃。因此，產(chǎn)品上市就會(huì)被延期6周左右，并且因?yàn)樯婕暗皆O(shè)計(jì)修改與物理測試樣品創(chuàng)造，成本也因此升高。傳統(tǒng)的“創(chuàng)造-測試模式”因?yàn)樵u(píng)估每個(gè)設(shè)計(jì)所花時(shí)光較長(約4周至6周)，因此沒有足夠的時(shí)光評(píng)估替代計(jì)劃，也就必定失去了遴選最優(yōu)計(jì)劃的機(jī)會(huì)。熱仿真可迅速提供分析結(jié)果20多年來，idt向來在采納新的設(shè)計(jì)流程，從根本上削減新產(chǎn)品散熱性能評(píng)估所需的時(shí)光。idt的工程師們用法mentor graphics公司的flotherm.pack在線封裝模型生成工具為設(shè)計(jì)計(jì)劃建模，輸入如封裝類型、尺寸、導(dǎo)線或球距、基板截面、芯片尺寸等設(shè)計(jì)參數(shù)來描述

6、ic封裝，即可在線生成產(chǎn)品的具體熱模型、雙熱阻模型和delphi熱阻網(wǎng)絡(luò)模型，然后用法flotherm熱仿真分析軟件對(duì)模型舉行熱模擬分析，即可迅速獵取器件熱特性的數(shù)據(jù)。flotherm.pack支持三種封裝模型：具體熱模型、雙熱阻模型和delphi熱阻網(wǎng)絡(luò)模型。具體熱模型完整的描述了封裝特征，與雙熱阻模型和delphi模型相比，需要的計(jì)算資源更多，得出的熱性能結(jié)果也最精準(zhǔn)；雙熱阻模型是根據(jù) jedec標(biāo)準(zhǔn)對(duì)結(jié)-殼(junction-to-case)熱阻以及結(jié)-板(junction-to-board)熱阻的計(jì)算規(guī)定來生成的，他們需要的計(jì)算資源很少，預(yù)測的結(jié)果在最差的狀況下，精確度保證在30%以內(nèi)

7、；delphi熱阻網(wǎng)絡(luò)模型實(shí)現(xiàn)了project delphi提出的建模辦法，它用熱阻網(wǎng)絡(luò)而不是兩個(gè)熱阻來描述封裝的散熱特性，比雙熱阻模型有很大改進(jìn)，對(duì)于任何產(chǎn)品合理的系統(tǒng)級(jí)分析，delphi熱阻網(wǎng)絡(luò)模型預(yù)測的結(jié)溫精準(zhǔn)度在10%以內(nèi)，而對(duì)計(jì)算資源的要求卻十分低，仿真時(shí)光也很短。在線生成封裝的某一種熱分析模型后，idt工程師將會(huì)把它導(dǎo)入到從flotherm.pack網(wǎng)站上下載的jedec標(biāo)準(zhǔn)熱分析環(huán)境或者自己用 flotherm熱仿真軟件定義的熱分析環(huán)境中。用flotherm舉行仿真分析計(jì)算即可迅速得到分析結(jié)果。仿真分析能提供囫圇設(shè)計(jì)計(jì)劃完整的散熱分析數(shù)據(jù)報(bào)告，這些數(shù)據(jù)不僅包括環(huán)境溫度與器件結(jié)溫，

8、也包含囫圇仿真模型內(nèi)每個(gè)位置的溫度以及風(fēng)速等參數(shù)值。shah說：“仿真結(jié)果能協(xié)助我們確定設(shè)計(jì)計(jì)劃中的高熱阻區(qū)域，通過修改這些地方的設(shè)計(jì)即可優(yōu)化其散熱性能。我們僅需一天就能在設(shè)計(jì)早期模擬一個(gè)備用計(jì)劃，所以我們有機(jī)會(huì)評(píng)估大量不同的設(shè)計(jì)計(jì)劃，從而選取最優(yōu)計(jì)劃。無數(shù)狀況下，熱仿真協(xié)助我們提高了對(duì)產(chǎn)品的性能優(yōu)化的洞察力，例如，我們能很快知道，對(duì)某個(gè)應(yīng)用，是否需要通過添加散熱器使產(chǎn)品散熱性能達(dá)標(biāo)?！睙岱抡鎱f(xié)助優(yōu)化設(shè)計(jì)shah向我們介紹了最近上市的一個(gè)產(chǎn)品，他通過仿真評(píng)估了無數(shù)備用計(jì)劃，并在樣品創(chuàng)造之前，從熱性能的角度選取了最優(yōu)計(jì)劃。這個(gè)產(chǎn)品是以微導(dǎo)線架封裝起來的多芯片模塊，包含兩個(gè)晶粒，一個(gè)處理器和一個(gè)時(shí)

9、鐘。這個(gè)應(yīng)用的對(duì)散熱設(shè)計(jì)的要求十分具有挑戰(zhàn)性，由于兩個(gè)芯片的溫度差必需控制在0.1oc或更低。這是由于溫差會(huì)影響到兩個(gè)芯片的協(xié)同工作，這兩個(gè)芯片必需在臨近千篇一律的溫度下工作。shah考慮了兩個(gè)主要的設(shè)計(jì)備用計(jì)劃。將兩個(gè)晶粒并排放置在芯片基板上的優(yōu)勢是兩晶粒間熱阻小，組裝成本低，缺點(diǎn)是占用更多電路板空間。另一種計(jì)劃將兩個(gè)晶粒重疊安裝，優(yōu)點(diǎn)是節(jié)約空間，缺點(diǎn)是高熱阻和高成本。shah 針對(duì)不同的計(jì)劃生成了一系列的熱仿真分析模型，用芯片-芯片安裝和芯片-基板安裝熱界面材料兩種結(jié)構(gòu)方式來對(duì)照這兩種設(shè)計(jì)計(jì)劃。假如晶粒溫度必需控制在某個(gè)詳細(xì)數(shù)字以內(nèi)，那么主要的挑戰(zhàn)是將晶粒間的溫度控制到十分低的水平。對(duì)每一

10、個(gè)設(shè)計(jì)備選計(jì)劃，在flotherm.pack在線模式中輸入封裝尺寸和材料屬性，然后，下載生成的模型，導(dǎo)入到flotherm中，并挑選在-55oc到85oc之間的六個(gè)環(huán)境溫度條件舉行熱仿真分析，以確?？紤]到了全部應(yīng)用環(huán)境。節(jié)約電路板空間“我分析，并列放置時(shí)熱性能最好，由于此時(shí)兩晶粒通過芯片基板在熱性能方面是互通的，而且此計(jì)劃中的熱界面材料的導(dǎo)熱性比堆疊計(jì)劃中的顯然好無數(shù)，”shah說：“但是運(yùn)行仿真計(jì)算后發(fā)覺，堆疊計(jì)劃的熱性能卻更好！仔細(xì)查看仿真結(jié)果，我打算將導(dǎo)熱性更好的界面材料用到堆疊計(jì)劃中，這樣大概能獵取到并列排放計(jì)劃中期望的結(jié)果。這個(gè)產(chǎn)品將會(huì)應(yīng)用到電路板空間十分寶貴的便攜式消費(fèi)品上，所以用法堆疊計(jì)劃能夠?yàn)樵O(shè)備廠商提供巨大的方便。