最近因?yàn)槊绹?guó)對(duì)華為進(jìn)行限制之事，華為手機(jī)是否能正常出廠銷售又成了眾多人關(guān)心的問(wèn)題之一。近幾年華為手機(jī)的性能品質(zhì)突飛猛進(jìn)，直逼甚至超過(guò)蘋(píng)果和三星，可以說(shuō)，大量實(shí)踐CAE仿真技術(shù)立下了汗馬功勞。

華為深耕仿真模擬技術(shù)

生產(chǎn)一部手機(jī)主要經(jīng)過(guò)以下幾大步驟：產(chǎn)品設(shè)計(jì)、注塑打樣、樣品測(cè)試、發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、完成加工制作。在這一系列的過(guò)程中，最耗時(shí)、花費(fèi)最高的地方就在于打樣試制以及性能測(cè)試環(huán)節(jié)。包括結(jié)構(gòu)、強(qiáng)度、疲勞以及熱分析，跟進(jìn)測(cè)試結(jié)果找出設(shè)計(jì)缺陷，并返回去修改產(chǎn)品設(shè)計(jì)，再重新打樣和對(duì)性能檢測(cè)、修改。這樣的過(guò)程一般會(huì)重復(fù)多輪直至完成最終模型樣品。

圖源來(lái)自華為官網(wǎng)

手機(jī)行業(yè)具有成長(zhǎng)快速、市場(chǎng)響應(yīng)短等特點(diǎn),對(duì)產(chǎn)品交貨期要求特別高。因此利用CAE技術(shù)開(kāi)發(fā)手機(jī)產(chǎn)品，可以極大地縮短實(shí)驗(yàn)周期，提高企業(yè)研發(fā)能力和產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)力。

為了進(jìn)一步提升效率，華為借助于工業(yè)仿真云平臺(tái)，研發(fā)設(shè)計(jì)人員能夠加快工程仿真測(cè)試，協(xié)同優(yōu)化產(chǎn)品設(shè)計(jì)，將新技術(shù)和設(shè)計(jì)應(yīng)用到新產(chǎn)品上，贏得市場(chǎng)先機(jī)。

手機(jī)跌落仿真測(cè)試

跌落仿真是手機(jī)研發(fā)過(guò)程中最能節(jié)省成本、加速研發(fā)周期的技術(shù)之一。

它主要關(guān)注手機(jī)外殼結(jié)構(gòu)的沖擊強(qiáng)度。

在開(kāi)展分析前，首先要進(jìn)行有限元建模，由于手機(jī)內(nèi)部結(jié)構(gòu)非常復(fù)雜，網(wǎng)格設(shè)計(jì)非常講究，技術(shù)要求相對(duì)較高。

 

跌落仿真結(jié)果

從以上云圖可以看出，手機(jī)殼體在跌落過(guò)程中應(yīng)變較大(灰色區(qū)域)，有斷裂風(fēng)險(xiǎn)。實(shí)際測(cè)試結(jié)果也證實(shí)了仿真的結(jié)果，手機(jī)模型在拐角處出現(xiàn)了破損。

研究人員根據(jù)跌落測(cè)試結(jié)果，可以采用修改外形或加厚易破損位置殼體厚度等手段來(lái)降低甚至避免破損風(fēng)險(xiǎn)。

優(yōu)化后的仿真測(cè)試結(jié)果

上圖可以看出，手機(jī)前殼加厚后跌落不會(huì)破損。

鋼球沖擊分析

觸屏技術(shù)早已成為手機(jī)市場(chǎng)的主流，華為在今年年初推出折疊手機(jī)更是引來(lái)了新觸屏科技的浪潮。用戶必須使用手機(jī)或者其他的物體來(lái)觸摸安裝在顯示器前端的觸摸屏，因此開(kāi)發(fā)者必須評(píng)估手機(jī)屏幕的抗擊能力。

CAE的鋼球沖擊分析常用于分析觸摸屏的受理大小，以此來(lái)評(píng)估觸屏的強(qiáng)度是否滿足設(shè)計(jì)要求。

原圖模型：鋼球直徑32mm，重130g。

仿真結(jié)果顯示手機(jī)重要組部件無(wú)破損風(fēng)險(xiǎn)，滿足生產(chǎn)要求。

模流分析

移動(dòng)市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)激烈，華為手機(jī)獨(dú)特創(chuàng)新的外殼一直深受用戶的喜愛(ài)。但是，因?yàn)槭謾C(jī)產(chǎn)品的復(fù)雜程度比較高，外殼成型中經(jīng)常遇到縫合線、翹曲和短射等問(wèn)題，拖延了新產(chǎn)品上市的時(shí)間。工程師們常常利用CAE的模流分析解決這些問(wèn)題。

手機(jī)壓鑄模流分析

通過(guò)仿真軟件完成注塑成型，得出一些數(shù)據(jù)結(jié)果，通過(guò)這些結(jié)果對(duì)模具的方案可行性進(jìn)行評(píng)估，完善模具設(shè)計(jì)方案及產(chǎn)品設(shè)計(jì)方案。還可以解決因熱固性塑料的反應(yīng)過(guò)程較熱塑性塑料復(fù)雜而導(dǎo)致的外殼模型成型困難的問(wèn)題，最終調(diào)成出最佳的設(shè)計(jì)及成型參數(shù)。

芯片的熱仿真

芯片是這場(chǎng)美國(guó)與華為博弈中的重點(diǎn)。海思總裁何庭波公布“將華為保密柜里的備胎芯片全部轉(zhuǎn)正”的消息更是振奮人心。芯片制作過(guò)程中需要進(jìn)行大量的仿真分析，其中芯片熱仿真分析是關(guān)鍵的頂尖技術(shù)之一。

在芯片封裝的研發(fā)過(guò)程中，工程師可以使用仿真軟件對(duì)芯片封裝內(nèi)部的熱流場(chǎng)進(jìn)行仿真計(jì)算。其中包括對(duì)芯片封裝的多物理場(chǎng)進(jìn)行耦合模擬計(jì)算，以便調(diào)控?zé)崃鱾鬟f路徑，更好地降低芯片的溫度，提高其熱可靠性。

芯片內(nèi)部的電流云圖、溫度云圖分布展示

芯片封裝內(nèi)的銅箔布線和過(guò)孔，是芯片熱流最重要的傳熱路徑，因此在對(duì)芯片進(jìn)行詳細(xì)的熱流計(jì)算時(shí)，務(wù)必導(dǎo)入其布線過(guò)孔信息，以提高熱仿真計(jì)算的精度。

封裝的布線分布及精確的導(dǎo)熱率云圖

以上列舉芯片的熱仿真常見(jiàn)的幾種分析技術(shù)。正如華為總裁任正非2018年接受記者采訪時(shí)講到：“我們把芯片疊起來(lái)，但最大的問(wèn)題是要把兩個(gè)芯片中間的熱量散出來(lái)，這也是尖端技術(shù)，所以說(shuō)，熱學(xué)將是電子工業(yè)中最尖端的科學(xué)，這方面我們的研究也是領(lǐng)先的，就是太抽象了。”

 

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