전자 냉각 시뮬레이션

반도체 OEM의 경우, 특히 최신 패키지 개발에서 전력 밀도와 복잡성이 증가함에 따라 패키지 구조가 열 거동 신뢰성에 미치는 영향을 이해하는 것이 중요합니다. 복잡한 SoC(System-on-a-Chip) 및 3D-IC(집적 회로) 개발과 같은 과제는 열 설계가 패키지 개발에서 필수적인 부분임을 의미합니다. 데이터시트 값을 뛰어넘는 열 모델 및 모델링 조언을 통해 향후의 공급망을 지원할 수 있는 능력은 시장에서 차별화된 가치를 갖습니다.

패키징된 IC를 제품에 통합하는 전자 제품 제조업체의 경우, 비용 효율적인 적절한 열 관리 설계를 개발하려면 시스템 수준 환경 내에서 PCB(인쇄 회로 기판)에 있는 컴포넌트의 접합 온도를 정확하게 예측할 수 있어야 합니다. 전자 냉각 시뮬레이션 소프트웨어 도구는 이러한 인사이트를 제공합니다. 열 엔지니어는 다양한 설계 단계 및 정보의 가용성에 맞게 IC 패키지의 충실도를 모델링하는 데 사용할 수 있는 옵션이 제공되는 것이 바람직합니다. 과도 시나리오에서 중요한 컴포넌트를 가장 정확하게 모델링하기 위해 접합 온도 과도 측정 데이터로 보정된 열 모델입니다.

패키지 열 시뮬레이션 살펴보기

• 고밀도 반도체 패키지 열 개발 워크플로 – 웨비나 보기
• 전자 장치 냉각 시뮬레이션을 위한 패키지 열 모델링 – 온디맨드 프레젠테이션 보기

복잡한 다층 PCB와 장착된 장치의 열 성능을 모델링하여 컴포넌트 접합 온도를 정확하게 예측합니다. 기판 열 영향을 이해하려면 각 개발 단계에서 사용 가능한 정보에 적합한 적절한 수준의 정확도가 필요합니다.

전자 장치의 열 설계 내에서 단순한 유형, 각 레이어의 열 전도성에서 구리 트레이스의 명시적 모델링에 이르기까지 PCB 열 모델링 충실도에 대한 옵션은 다양한 개발 단계에 적합합니다. 여기에는 컴포넌트 배치 탐색부터 완전히 라우팅된 기판의 열 성능 검증까지 다양한 옵션이 포함됩니다. PCB 열 해석에 대한 최신 접근 방식 중 하나는 전체 기판을 네트워크 어셈블리로 모델링하여 정확도를 낮추지 않고 계산 효율성을 높이는 것입니다.

전자 설계 워크플로 연결과 주요 EDA 소프트웨어 파일 형식에서 기판 정보를 가져오고 모델을 새로운 정보로 업데이트하는 기능은 효율적인 열 해석 프로세스를 위한 핵심 요소입니다. 엔지니어가 기판 레이아웃, 라우팅 세부 정보 및 컴포넌트 정보를 포함하는 ECAD 파일 데이터를 손쉽게 처리하여 열 모델 생성 속도를 높일 수 있도록 지원하는 도구와 함께 열 해석에서 전력 정보를 구현하는 방법에는 분명한 이점이 있습니다.

웨비나 보기 - 다중 레이어 PCB 열 및 열-기계 시뮬레이션

PCB 상의 구리 트레이스의 줄 가열을 포함하여 PCB 열 해석에서 최고의 정확도를 달성하려면 PCB 신호 및 전력 무결성 시뮬레이션 작업을 수행하는 전자 엔지니어와 협력하는 것이 유리합니다. 3D 전자 냉각 소프트웨어와 EDA 전력 무결성 시뮬레이션 소프트웨어의 상호 시뮬레이션은 온도에 따른 전기 저항 변화를 고려하여 기판 구리 트레이스 전력 손실을 정확하게 나타냅니다. 이 비디오에서 PCB 전기 열 상호 시뮬레이션의 동기를 살펴보십시오.

전자 인클로저에는 PCB 어셈블리, 컴포넌트, 전원 공급 장치, 커넥터, 센서 등이 포함되어 있어야 합니다. 또한 신뢰할 수 있는 제품 성능을 보장하기 위해 주위에 충분한 냉각 기류 또는 전도성 열 전달을 제공해야 합니다. 강제 대류 냉각 산업용 인클로저, 밀폐형 항공전자 공학 인클로저 또는 최신 박막 폼 팩터 소비자 가전 제품을 설계하는 경우 이러한 3D CFD 열 해석 도구를 사용하면 다양한 냉각 솔루션을 빠르게 탐색할 수 있습니다. CFD 시뮬레이션을 위해 MCAD 지오메트리를 쉽게 또는 직접 처리할 수 있는 도구는 전처리 단계에 덜 집중하고 인클로저 시스템 수준의 열 모델링 결과 및 설계 최적화에 더 집중할 수 있는 이점이 있습니다.

설계 팁을 얻으려면 인클로저 열 관리에 대한 전체 가이드를 다운로드하십시오.

안정적인 운영을 위한 데이터 센터 냉각은 가동 중단을 방지하는 데 매우 중요합니다. 전 세계의 데이터 센터를 냉각하려면 개별 사이트의 운영 비용을 고려해야 할 뿐만 아니라 에너지 사용량의 상당 부분이 소비되므로 성공적이고 지속 가능한 운영을 위해서는 효율적인 냉각 설계가 매우 중요합니다. CFD 시뮬레이션을 사용하면 데이터 센터 및 유사한 대규모 복합 시스템의 공기 흐름과 열 전달을 예측할 수 있습니다. 서버, 랙 및 중요한 컴포넌트를 필요한 온도 한계 이내로 유지하고 가장 효율적인 냉각 전략을 개발할 수 있습니다.

지금 바로 효율적인 데이터 센터 냉각을 위한 11가지 주요 팁에 대한 백서를 읽어보십시오.

액체 냉각은 작동 및 신뢰성을 위해 열 방출 요구사항이 엄격한 전자 응용 분야에 효과적이고 효율적인 냉각을 위한 이점을 제공합니다. 전력 전자 응용 분야에서 맞춤형 냉각판 압력 저하를 최소화하는 것부터 서버의 침수 냉각 채택이 증가하는 분야에서 열 설계를 지원하는 것까지, 정확한 3D CFD 전자 냉각 시뮬레이션 및 1D 유체 역학을 사용하여 수냉식 설계를 최적화하십시오.

Iceotope Technologies의 에지 서버 액체 냉각 이점의 인사이트에 대한 비디오(오른쪽)를 시청하십시오.

온디맨드 프레젠테이션 보기 - AI 하드웨어 열 관리: Electronic Cooling Solutions Inc의 딥러닝 기계 액체 냉각 인사이트

열 해석 정확도가 향상되면 최신 전자 제품 개발에서 점점 더 까다로워지는 설계 요구사항을 충족하는 데 도움이 됩니다. 과도 열 측정 데이터로 열 모델을 보정하면 열 시뮬레이션에서 최고의 정확도를 달성하는 데 도움이 됩니다. 자동 열 모델 보정은 열 모델 속성을 점진적으로 변경하는 데 엄청나게 많은 시간이 걸리는 수동 보정 단계를 필요하지 않게 만듭니다. 보정된 열 모델을 사용하면 성능을 검증하기 위한 임무 프로필 시나리오의 정확한 모델링을 통해 신뢰성을 보장하도록 설계 부족의 위험을 해결할 수 있습니다. 이와 동시에 정확성에 대한 신뢰가 높아지므로 엔지니어는 과잉 설계의 잠재적인 영역을 해결하여 제품 비용을 절감할 수 있습니다.

열 과도 테스트 방법 및 시뮬레이션 모델 보정에 대한 개요는
온디맨드 프레젠테이션을 시청하십시오. 반도체 패키지 열 특성화 – 열 메트릭, 품질에 대한 신뢰성

BCI-ROM(경계 조건 독립적 차수 감소 모델) 기술은 정확도를 유지하면서 전자 장치의 과도 열 해석이 전체 3D CFD보다 훨씬 빠르다는 이점을 제공합니다. BCI-ROM은 3D 전도 분석에서 자동으로 생성되며 예측 정확도를 유지하면서도 시연된 사례에서 40,000배 이상 더 빠르게 처리할 수 있습니다. 차수 감소 모델의 "경계 조건에 독립적"인 특성은 모든 열 환경에서 사용할 수 있기 때문에 가치가 매우 높습니다. BCI-ROM은 매트릭스 형태의 독립적인 빠른 해석을 지원하기 위해 다양한 형식으로 생성하거나, 전열 해석 도구(VHDL-AMS 형식)를 위한 회로 시뮬레이션에 통합하거나, 1D 시스템 시뮬레이션 도구 모델링(FMU 형식)에 사용할 수 있습니다.

블로그 보기: 열 설계의 미래 – 초기 전열 해석

온디맨드 보기: 열 인식 전기 시뮬레이션을 통한 전자 시스템 설계 가속화(ROHM Semiconductor 초청 연사의 인사이트)

전자 제품의 신뢰성을 위한 열 설계는 온도, 변화율 및 주기적인 과도 변동을 정확하게 예측하여 이점을 얻을 수 있으며 이러한 결과는 열 기계적 응력 해석에도 사용할 수 있습니다. 열 기계 해석은 오류 모드, 저하 위험이 있는 잠재적 영역, 내구성 및 수명 인사이트를 조사하는 데 사용됩니다.

CFD에서 FEA(유한 요소 해석)까지의 열 기계 응력 평가 워크플로는 여러 형태를 취할 수 있습니다. CFD 해석은 전자 냉각 소프트웨어를 사용하여 전담 열 해석 전문가가 수행할 수 있으며, 3D 과도 온도 결과를 기계 FEA 도구로 내보낼 수 있습니다. 또는 CAD 환경에서 작업하는 엔지니어는 CAD 임베디드 열 CFD 및 열 기계 응력 해석을 결합하여 전체 해석 시간을 단축할 수 있습니다.

이 온디맨드 웨비나에서 CFD 전자 냉각 시뮬레이션 및 FEA 전자 열-기계 응력 해석을 위한 세 가지 워크플로를 살펴보십시오.