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為了確保芯片能夠穩(wěn)定工作并延長使用壽命，工程師需要在芯片封裝前進行熱仿真分析。芯片熱仿真分析能夠在樣品和產(chǎn)品開始生產(chǎn)之前發(fā)現(xiàn)熱問題，指導設(shè)計優(yōu)化，以保證芯片工作時的溫度不超過其最大結(jié)點溫度，從而減少打樣試錯次數(shù)，節(jié)約時間和成本，縮短研發(fā)周期，提高產(chǎn)品質(zhì)量。

為了確保芯片能夠穩(wěn)定工作并延長使用壽命，工程師需要在芯片封裝前進行熱仿真分析。芯片熱仿真分析能夠在樣品和產(chǎn)品開始生產(chǎn)之前發(fā)現(xiàn)熱問題，指導設(shè)計優(yōu)化，以保證芯片工作時的溫度不超過其最大結(jié)點溫度，從而減少打樣試錯次數(shù)，節(jié)約時間和成本，縮短研發(fā)周期，提高產(chǎn)品質(zhì)量。目前，CAE仿真軟件國產(chǎn)化率較低。

例如汽車尾燈產(chǎn)品的熱設(shè)計是為了使光學性能設(shè)計后排布的LED以及整體發(fā)熱元器件在能夠承受的溫度下穩(wěn)定的工作、使塑料件低于形變溫度保持良好的光學特性。需要根據(jù)多方面因素對電阻、芯片的位置進行調(diào)整，確保原器件以及PCB走線布置與LED以及塑料件保持合理的位置關(guān)系，保證各自有合適的傳熱路徑。整個設(shè)計研發(fā)過程中結(jié)合仿真與測試進行數(shù)據(jù)的獲取、驗證，進而基于分析結(jié)果進行產(chǎn)品的優(yōu)化。

不光是汽車行業(yè)，這幾年芯片計算能力需求的飛速發(fā)展和對可靠性要求的日益提升，越來越需要高速PCB板以及大功率PCB板，這對前期的設(shè)計提出更高的要求，需要仿真加以驗證，甚至是需要熱電耦合仿真或者結(jié)構(gòu)熱耦合仿真。對于PCB板級熱仿真，Icepak可以導入精確的布線，并通過metal fraction計算局部的導熱系數(shù)，這樣更好的得到一個貼合實際的結(jié)果。

Celsius仿真工具的推廣與技術(shù)支持，為消費電子、通訊電子、汽車電子等領(lǐng)域的客戶提供從芯片級、封裝級、板級到系統(tǒng)級全尺度的熱解決方案，在散熱設(shè)計領(lǐng)域有多年行業(yè)經(jīng)驗與技術(shù)積累。

瞬態(tài)熱測試法能夠測量電子部件一次元散熱路徑的結(jié)殼熱阻，以及進行散熱路徑上的結(jié)構(gòu)函數(shù)分析。瞬態(tài)測試法可以通過測試獲得節(jié)溫，通過結(jié)構(gòu)函數(shù)可以定性，以及定量的得到各個部位的熱阻值，可以評價不同的材料（ 例如Die Attach ）以及其接觸熱阻對芯片總體熱阻的影響。

本案例適合哪些人學習：1、學習型仿真工程師2、理工科院校學生你會得到什么：1、學習芯片的三維模型處理2、學習芯片瞬態(tài)熱分析步的建立3、學習芯片瞬態(tài)熱分析的載荷施加4、學習芯片瞬態(tài)熱的施加案例介紹：所使用軟件為ANSYS workbench2020R2.案例介紹了ANSYS workbench 芯片瞬態(tài)熱分析。

Ansys是我們的重要合作伙伴，提供了經(jīng)過驗證的仿真技術(shù)，我們的客戶可以將其用于熱管理和電源分析，以獲得更出色的性能和更高的可靠性。” Ansys副總裁兼電子、半導體和光學事業(yè)部總經(jīng)理John Lee表示：“Ansys在電源管理和系統(tǒng)分析領(lǐng)域擁有深厚的專業(yè)知識和經(jīng)驗，因此我們能夠與客戶交流探討關(guān)于芯片、封裝和系統(tǒng)級領(lǐng)域的問題。

uPI是一家領(lǐng)先的半導體電源管理芯片供應(yīng)商，其產(chǎn)品應(yīng)用領(lǐng)域涵蓋高性能計算（HPC）應(yīng)用、通信硬件、電池管理、工業(yè)設(shè)備和消費類產(chǎn)品等。 通過利用Ansys仿真，uPI可以快速準確地預測其高性能芯片封裝設(shè)計的電氣、結(jié)構(gòu)和熱特性，從而提高產(chǎn)品性能，簡化設(shè)計，并降低后期設(shè)計變更的風險。通過利用Ansys仿真分析熱流和熱機械應(yīng)力，uPI可優(yōu)化其封裝設(shè)計，并使熱可靠性翻倍。

在仿真模型設(shè)定中，不考慮熱輻射，水冷板設(shè)定為固體，其材料參數(shù)考慮水流影響，IGBT的芯片硅材料需要考慮溫度對熱傳導系數(shù)的影響。

該認證使更多的芯片設(shè)計人員能夠采用Ansys半導體仿真解決方案來執(zhí)行多芯片協(xié)同分析，從而簡化設(shè)計并確保設(shè)計成功。 WoW技術(shù)涉及垂直堆疊而非水平放置在電路板上的硅晶圓或芯片。

這種反復的熱膨脹和機械變形會導致機械疲勞[1]，特別是在鍵合線和芯片金屬化層之間的連接點處。

在這樣的背景下，兩項關(guān)鍵技術(shù)正在重塑整個行業(yè)：一方面，液體冷卻技術(shù)，可用于管理空氣系統(tǒng)功能之外的熱載荷；另一方面，數(shù)字孿生技術(shù)，可對設(shè)施進行設(shè)計、仿真和運行，使其作為持續(xù)優(yōu)化的系統(tǒng)生態(tài)運行。圍繞這一趨勢，Ansys攜手行業(yè)專家推出“推動數(shù)據(jù)中心創(chuàng)新發(fā)展”的系列活動，4月21日，亞太專場直播「新思科技數(shù)據(jù)中心仿真：從芯片到系統(tǒng)環(huán)境」即將上線，深入探討仿真技術(shù)如何推動數(shù)據(jù)中心的運營變革。

，包含了Redhawk/HFSS等業(yè)界黃金工具，基于CPM/CSM/CTM等獨有的芯片模型，通過協(xié)同仿真考察芯片與PKG/PCB之間的耦合影響，通過電、熱、結(jié)構(gòu)之間的多物理場耦合仿真使得仿真精度更高，幫助設(shè)計者優(yōu)化從芯片至系統(tǒng)的SIPI/熱/結(jié)構(gòu)可靠性等設(shè)計指標，此流程已經(jīng)支持多家客戶在先進工藝節(jié)點和大規(guī)模的2.5D/3D IC設(shè)計上成功流片。

關(guān)鍵詞：固體繼電器;熱仿真;電子散熱;熱成像技術(shù);1 引言固體繼電器是一種采用半導體芯片、分立器件封裝而成的繼電器，相比傳統(tǒng)電磁繼電器具有抗振動、沖擊，可靠性高、壽命時間長的優(yōu)點，廣泛應(yīng)用于工業(yè)控制，地面、船舶、車載和機載設(shè)備。固體繼電器目前正朝小體積、高功率密度的趨勢發(fā)展。固體繼電器的熱設(shè)計、熱分析關(guān)系著產(chǎn)品的成敗。

簡介下圖所示的電路板包括三個在正常運行時會產(chǎn)生熱量的芯片。其中一只芯片要電路板通電，芯片就會保持通電，另外兩個芯片通電和斷電是周期性地，在不同的時間以及有不同的持續(xù)時間。穩(wěn)態(tài)熱分析和瞬態(tài)熱分析用于研究由這些芯片產(chǎn)生的熱量引起的溫度變化。

二、西門子Flotherm：電子熱管理的行業(yè)標桿 西門子Flotherm是業(yè)界公認的專業(yè)電子散熱分析軟件，它基于計算流體動力學（CFD）原理，能夠精準模擬設(shè)備內(nèi)部的氣流、溫度和熱傳導。其核心優(yōu)勢體現(xiàn)在：1、專業(yè)化與智能化： Flotherm擁有龐大的材料庫和零件庫，提供智能化的建模工具，可快速創(chuàng)建風扇、散熱器、芯片、PCB等電子元件的精確模型，極大降低了仿真門檻。

LED的光熱模型對于芯片的熱仿真意義重大。