热仿真加速新产品上市

1、热仿真加速新产品上市integrated device technology()每年大约有50个用法新封装格式的产品上市，这50个新产品的散热性能，之前向来依赖实际测试来保证。而通常状况下，第一版设计中的热设计不达标率高达10%20%，这些热设计不达标的产品，都需要举行一次甚至多次的改进设计以保证其散热性能达标。这样通常会造成产品上市延期大约6周左右的时光，假如新产品的设计包含重大转变，例如改用尽全不同的封装格式，则会导致设计时光的进一步增强并使加工成本升高。最近，idt在对每一个采纳新的封装格式的产品举行实际测试之前，用法 graphics公司mechanical analysis部门的fl

2、otherm和flotherm.pack对它们举行热分析，这样可以大大削减热测试的重复次数并缩短开发周期。flotherm.pack在线封装模型生成工具能在约30分钟内生成一个全新封装的模型，把模型导入到flotherm热仿真分析软件中，即可在很短的时光内了解到封装的散热性能。idt的工程师普通会评估多个不同封装格式的散热性能，并从中选取在散热性能、板上空间利用、成本和其他指标上都最优的配置。idt公司的高级封装工程师jitesh shah说：“自从我们对每个新封装采纳热仿真分析后，我们从未发生过由于散热性能方面的缘由引起后期更改设计或导致生产延期的状况。”idt 主要研发应用于数字媒体产品中

3、的混合信号解决计划，公司全球约有2400名员工，并有1300多种产品应用于15000种解决计划。idt的技术主要用于帮助处理器执行基本的核心任务和功能(例如卸载、搜寻和查表)，以此来提高网络和特定处理器的效率。用法idt的时钟、搜寻引擎器件和预处理交换器件可解决服务质量(qos)、优先权和来源目的功能等长久以来处理器所濒临的瓶颈问题。idt的技术有助于提升处理器的用法效率，让用法者能更迅速的衔接到所需要的数字媒体内容，享受更为高效的数字媒体体验。传统的“创造测试模式”过去，idt的工程师通过在jedec标准环境下对产品举行热测试，评估采纳新封装格式产品的散热性能。他们通常采纳一种上面装有正向偏

4、压的特别热测试晶片来测量封装器件的结温。工程们需要先将封装器件安装在一个jedec标准测试板上，然后在自然对流和强迫对流环境下举行产品的热测试。这种状况下收集每一组测试数据的周期也许为4周到6周(详细工作包括：设计用于热测试的封装器件和测试板、创造用于热测试的封装器件和电路板组件以及测试)。这种办法的缺陷主要在于，只能在设计的后期，样品创造出来后举行产品的热性能评估。而到了设计的后期，囫囵产品开发周期所剩的时光已经不多，为了不延误产品的上市，最多可以举行两个计划的测试评估。通常状况下80%90%的产品计划能满足散热性能要求，从而如期上市。但是，还有 10%20%的产品，其原始设计不能满足散热要

5、求。在这种状况下，结构工程师就不得不重新开头设计能够满足散热性能要求的新计划。因此，产品上市就会被延期6周左右，并且因为涉及到设计修改与物理测试样品创造，成本也因此升高。传统的“创造-测试模式”因为评估每个设计所花时光较长(约4周至6周)，因此没有足够的时光评估替代计划，也就必定失去了遴选最优计划的机会。热仿真可迅速提供分析结果20多年来，idt向来在采纳新的设计流程，从根本上削减新产品散热性能评估所需的时光。idt的工程师们用法mentor graphics公司的flotherm.pack在线封装模型生成工具为设计计划建模，输入如封装类型、尺寸、导线或球距、基板截面、芯片尺寸等设计参数来描述

6、ic封装，即可在线生成产品的具体热模型、双热阻模型和delphi热阻网络模型，然后用法flotherm热仿真分析软件对模型举行热模拟分析，即可迅速猎取器件热特性的数据。flotherm.pack支持三种封装模型：具体热模型、双热阻模型和delphi热阻网络模型。具体热模型完整的描述了封装特征，与双热阻模型和delphi模型相比，需要的计算资源更多，得出的热性能结果也最精准；双热阻模型是根据 jedec标准对结-壳(junction-to-case)热阻以及结-板(junction-to-board)热阻的计算规定来生成的，他们需要的计算资源很少，预测的结果在最差的状况下，精确度保证在30%以内

7、；delphi热阻网络模型实现了project delphi提出的建模办法，它用热阻网络而不是两个热阻来描述封装的散热特性，比双热阻模型有很大改进，对于任何产品合理的系统级分析，delphi热阻网络模型预测的结温精准度在10%以内，而对计算资源的要求却十分低，仿真时光也很短。在线生成封装的某一种热分析模型后，idt工程师将会把它导入到从flotherm.pack网站上下载的jedec标准热分析环境或者自己用 flotherm热仿真软件定义的热分析环境中。用flotherm举行仿真分析计算即可迅速得到分析结果。仿真分析能提供囫囵设计计划完整的散热分析数据报告，这些数据不仅包括环境温度与器件结温，

8、也包含囫囵仿真模型内每个位置的温度以及风速等参数值。shah说：“仿真结果能协助我们确定设计计划中的高热阻区域，通过修改这些地方的设计即可优化其散热性能。我们仅需一天就能在设计早期模拟一个备用计划，所以我们有机会评估大量不同的设计计划，从而选取最优计划。无数状况下，热仿真协助我们提高了对产品的性能优化的洞察力，例如，我们能很快知道，对某个应用，是否需要通过添加散热器使产品散热性能达标。”热仿真协助优化设计shah向我们介绍了最近上市的一个产品，他通过仿真评估了无数备用计划，并在样品创造之前，从热性能的角度选取了最优计划。这个产品是以微导线架封装起来的多芯片模块，包含两个晶粒，一个处理器和一个时

9、钟。这个应用的对散热设计的要求十分具有挑战性，由于两个芯片的温度差必需控制在0.1oc或更低。这是由于温差会影响到两个芯片的协同工作，这两个芯片必需在临近千篇一律的温度下工作。shah考虑了两个主要的设计备用计划。将两个晶粒并排放置在芯片基板上的优势是两晶粒间热阻小，组装成本低，缺点是占用更多电路板空间。另一种计划将两个晶粒重叠安装，优点是节约空间，缺点是高热阻和高成本。shah 针对不同的计划生成了一系列的热仿真分析模型，用芯片-芯片安装和芯片-基板安装热界面材料两种结构方式来对照这两种设计计划。假如晶粒温度必需控制在某个详细数字以内，那么主要的挑战是将晶粒间的温度控制到十分低的水平。对每一

10、个设计备选计划，在flotherm.pack在线模式中输入封装尺寸和材料属性，然后，下载生成的模型，导入到flotherm中，并挑选在-55oc到85oc之间的六个环境温度条件举行热仿真分析，以确保考虑到了全部应用环境。节约电路板空间“我分析，并列放置时热性能最好，由于此时两晶粒通过芯片基板在热性能方面是互通的，而且此计划中的热界面材料的导热性比堆叠计划中的显然好无数，”shah说：“但是运行仿真计算后发觉，堆叠计划的热性能却更好！仔细查看仿真结果，我打算将导热性更好的界面材料用到堆叠计划中，这样大概能猎取到并列排放计划中期望的结果。这个产品将会应用到电路板空间十分宝贵的便携式消费品上，所以用法堆叠计划能够为设备厂商提供巨大的方便。