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為了確保芯片能夠穩(wěn)定工作并延長(zhǎng)使用壽命，工程師需要在芯片封裝前進(jìn)行熱仿真分析。芯片熱仿真分析能夠在樣品和產(chǎn)品開(kāi)始生產(chǎn)之前發(fā)現(xiàn)熱問(wèn)題，指導(dǎo)設(shè)計(jì)優(yōu)化，以保證芯片工作時(shí)的溫度不超過(guò)其最大結(jié)點(diǎn)溫度，從而減少打樣試錯(cuò)次數(shù)，節(jié)約時(shí)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(zhǎng)使用壽命，工程師需要在芯片封裝前進(jìn)行熱仿真分析。芯片熱仿真分析能夠在樣品和產(chǎn)品開(kāi)始生產(chǎn)之前發(fā)現(xiàn)熱問(wèn)題，指導(dǎo)設(shè)計(jì)優(yōu)化，以保證芯片工作時(shí)的溫度不超過(guò)其最大結(jié)點(diǎn)溫度，從而減少打樣試錯(cuò)次數(shù)，節(jié)約時(shí)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(guó)產(chǎn)化率較低。

不光是汽車(chē)行業(yè)，這幾年芯片計(jì)算能力需求的飛速發(fā)展和對(duì)可靠性要求的日益提升，越來(lái)越需要高速PCB板以及大功率PCB板，這對(duì)前期的設(shè)計(jì)提出更高的要求，需要仿真加以驗(yàn)證，甚至是需要熱電耦合仿真或者結(jié)構(gòu)熱耦合仿真。對(duì)于PCB板級(jí)熱仿真，Icepak可以導(dǎo)入精確的布線(xiàn)，并通過(guò)metal fraction計(jì)算局部的導(dǎo)熱系數(shù)，這樣更好的得到一個(gè)貼合實(shí)際的結(jié)果。

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

例如汽車(chē)尾燈產(chǎn)品的熱設(shè)計(jì)是為了使光學(xué)性能設(shè)計(jì)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(xué)特性。需要根據(jù)多方面因素對(duì)電阻、芯片的位置進(jìn)行調(diào)整，確保原器件以及PCB走線(xiàn)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(gè)設(shè)計(jì)研發(fā)過(guò)程中結(jié)合仿真與測(cè)試進(jìn)行數(shù)據(jù)的獲取、驗(yàn)證，進(jìn)而基于分析結(jié)果進(jìn)行產(chǎn)品的優(yōu)化。

本案例適合哪些人學(xué)習(xí)：1、學(xué)習(xí)型仿真工程師2、理工科院校學(xué)生你會(huì)得到什么：1、學(xué)習(xí)芯片的三維模型處理2、學(xué)習(xí)芯片瞬態(tài)熱分析步的建立3、學(xué)習(xí)芯片瞬態(tài)熱分析的載荷施加4、學(xué)習(xí)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。

Celsius仿真工具的推廣與技術(shù)支持，為消費(fèi)電子、通訊電子、汽車(chē)電子等領(lǐng)域的客戶(hù)提供從芯片級(jí)、封裝級(jí)、板級(jí)到系統(tǒng)級(jí)全尺度的熱解決方案，在散熱設(shè)計(jì)領(lǐng)域有多年行業(yè)經(jīng)驗(yàn)與技術(shù)積累。

Ansys是我們的重要合作伙伴，提供了經(jīng)過(guò)驗(yàn)證的仿真技術(shù)，我們的客戶(hù)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(dǎo)體和光學(xué)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(zhuān)業(yè)知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)，因此我們能夠與客戶(hù)交流探討關(guān)于芯片、封裝和系統(tǒng)級(jí)領(lǐng)域的問(wèn)題。

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(duì)熱傳導(dǎo)系數(shù)的影響。

uPI是一家領(lǐng)先的半導(dǎo)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(jì)算（HPC）應(yīng)用、通信硬件、電池管理、工業(yè)設(shè)備和消費(fèi)類(lèi)產(chǎn)品等。 通過(guò)利用Ansys仿真，uPI可以快速準(zhǔn)確地預(yù)測(cè)其高性能芯片封裝設(shè)計(jì)的電氣、結(jié)構(gòu)和熱特性，從而提高產(chǎn)品性能，簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)，并降低后期設(shè)計(jì)變更的風(fēng)險(xiǎn)。通過(guò)利用Ansys仿真分析熱流和熱機(jī)械應(yīng)力，uPI可優(yōu)化其封裝設(shè)計(jì)，并使熱可靠性翻倍。

該認(rèn)證使更多的芯片設(shè)計(jì)人員能夠采用Ansys半導(dǎo)體仿真解決方案來(lái)執(zhí)行多芯片協(xié)同分析，從而簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)并確保設(shè)計(jì)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(fù)的熱膨脹和機(jī)械變形會(huì)導(dǎo)致機(jī)械疲勞[1]，特別是在鍵合線(xiàn)和芯片金屬化層之間的連接點(diǎn)處。

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(dǎo)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(dòng)、沖擊，可靠性高、壽命時(shí)間長(zhǎng)的優(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于工業(yè)控制，地面、船舶、車(chē)載和機(jī)載設(shè)備。固體繼電器目前正朝小體積、高功率密度的趨勢(shì)發(fā)展。固體繼電器的熱設(shè)計(jì)、熱分析關(guān)系著產(chǎn)品的成敗。

二、西門(mén)子Flotherm：電子熱管理的行業(yè)標(biāo)桿 西門(mén)子Flotherm是業(yè)界公認(rèn)的專(zhuān)業(yè)電子散熱分析軟件，它基于計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)（CFD）原理，能夠精準(zhǔn)模擬設(shè)備內(nèi)部的氣流、溫度和熱傳導(dǎo)。其核心優(yōu)勢(shì)體現(xiàn)在：1、專(zhuān)業(yè)化與智能化： Flotherm擁有龐大的材料庫(kù)和零件庫(kù)，提供智能化的建模工具，可快速創(chuàng)建風(fēng)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(mén)檻。

LED的光熱模型對(duì)于芯片的熱仿真意義重大。

，包含了Redhawk/HFSS等業(yè)界黃金工具，基于CPM/CSM/CTM等獨(dú)有的芯片模型，通過(guò)協(xié)同仿真考察芯片與PKG/PCB之間的耦合影響，通過(guò)電、熱、結(jié)構(gòu)之間的多物理場(chǎng)耦合仿真使得仿真精度更高，幫助設(shè)計(jì)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(jì)指標(biāo)，此流程已經(jīng)支持多家客戶(hù)在先進(jìn)工藝節(jié)點(diǎn)和大規(guī)模的2.5D/3D IC設(shè)計(jì)上成功流片。

在這樣的背景下，兩項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)正在重塑整個(gè)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(duì)設(shè)施進(jìn)行設(shè)計(jì)、仿真和運(yùn)行，使其作為持續(xù)優(yōu)化的系統(tǒng)生態(tài)運(yùn)行。圍繞這一趨勢(shì)，Ansys攜手行業(yè)專(zhuān)家推出“推動(dòng)數(shù)據(jù)中心創(chuàng)新發(fā)展”的系列活動(dòng)，4月21日，亞太專(zhuān)場(chǎng)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(xiàn)，深入探討仿真技術(shù)如何推動(dòng)數(shù)據(jù)中心的運(yùn)營(yíng)變革。

Simdroid-EC是基于伏圖（Simdroid）平臺(tái)開(kāi)發(fā)的針對(duì)電子元器件、設(shè)備等散熱的專(zhuān)用熱仿真模塊，提供傳熱分析、流場(chǎng)分析以及穩(wěn)態(tài)&瞬態(tài)分析功能，能夠進(jìn)行自然冷卻、強(qiáng)迫冷卻及混合冷卻分析，同時(shí)具備變化功耗和變化環(huán)境的瞬態(tài)分析能力，適用于芯片產(chǎn)品的熱仿真評(píng)估。本案例展示了Simdroid-EC在某儲(chǔ)存產(chǎn)品散熱仿真方面的應(yīng)用亮點(diǎn)。