業界首創全系統電熱協同仿真分析解決方案
Cadence® Celsius™ Thermal Solver 是(shì)第一款能同時滿足電子工程師和機械工程師設計的熱分析技術。電子工程師可将快速、準确且易于使用的熱仿真納入電源完整性分析中，而機械工程師則可擴展現(xiàn)有的熱分析方法，将由電熱相(xiàng)互作用産生的真實熱源納入分析中。
Celsius Thermal Solver 環境能夠啓動熱分析的方方面面，從而快速準确地識别 IC 封裝、PCB 和電子系統中存在的熱問題。創新的大規模並行求解器技術，不僅能提供比傳統解決方案加速高達 10 倍的運行性能，更能顯著減少内存使用量。強大的有限元分析 (FEA) 場求解器可在複雜(zá)實體結構中進行瞬時、穩态以及熱傳導的分析，同時計算流體力學 (CFD) 引擎可進行對流和輻射傳熱分析。
實施電熱協同仿真可以精确仿真相(xiàng)互關聯的電熱效應。集成的工具環境中還包含 3D Workbench——機械 3D CAD 圖形用戶界面 (GUI)——用于創建、編輯和導入 3D 設計以及集成先進自适應網格功能。針對布局前設計和布局後驗證，Celsius Thermal Solver 解決方案能讓用戶快速開發産品的熱管理系統，并識别與熱點和熱應力有關的問題，這些問題是(shì)電子系統中的主要現(xiàn)場故障風險。
由 Celsius 生成的金屬互連封裝内的 3D 結構溫度分布圖
特點
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巧妙結合有限元分析 (FEA) 與計算流體力學 (CFD)，提供全系統級電熱分析 |
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熱仿真性能近乎線(xiàn)性速度提升與内存使用量減少，較現(xiàn)有坊間方案快十倍且不影響準确度 |
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通過使用真實的功率分布圖對産品進行快速準确的瞬時仿真，提高産品可靠性 |
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定位溫度熱點，避免故障風險 |
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識别因不同熱膨脹系數的固體材料中存在的熱應力和應變引起的潛在的可靠性問題 |
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通過瞬時電熱協同仿真來避免重新設計，從而準确識别 3D 器件 (例如封裝、焊線(xiàn)、連接器以及連接器到 PCB 之間的過渡) 中的溫度和電流密度問題 |
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使用 3D Workbench 的參數化和用戶自定義的方程表達式，輕松使用假設分析來改進産品設計，實現(xiàn)機械結構的編輯、修改和優化 |
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集成于 Cadence IC、封裝及 PCB 設計實現(xiàn)平台可提升速度并簡化設計叠代 |
業界推薦分享
「汽車電子業是(shì)仰賴精準的熱電仿真來開發世界級的汽車 ASIC 和系統構裝組件。Cadence Celsius 熱求解器與 Virtuoso 平台緊密集成，方便先進電路、布局及封裝設計人員(yuán)直接及早進行熱電仿真。Celsius 熱求解器的周轉時間快且結果精确，幫助我們探索更多設計變化并利用熱電仿真找出之前未能發現(xiàn)的使用案例。」 -- Robert Bosch GmbH 汽車電子部門 EDA 研究與進階開發資深項目經理 Goeran Jerke
「3D-IC 及面對面晶圓接合等先進封裝技術可将電子系統性能從行動應用提升至高性能運算應用，但(dàn)電效應與熱效應之間的強耦合也帶來新的設計挑戰。Cadence 的系統分析産品有了 Celsius 熱求解器這個生力軍，讓我們能夠在設計流程中支持熱電共仿真，幫助我們的共同顧客開發出新一代的電子系統。」 -- Arm 中央工程事業群系統工程副總裁 Vicki Mitchell
3D 有限元分析 (FEA) 場求解器
3D 有限元分析 (FEA) 場求解器可爲任意 3D 結構 (例如有凸塊 (bump) 或焊線(xiàn)、連接器的複雜(zá)封裝，以及連接器到 PCB 的過渡) 提供精确的熱傳導分析和電氣仿真。在自動化環境中，強大的 3D 熱分布分析與 3D 電仿真相(xiàng)結合，實現(xiàn)真正的在溫度和電流之間交互進行叠代的電熱協同仿真。這最大限度地提高了精度，并且考慮到了所有影響：例如在工作溫度較高時電阻的增加。這種統一的分析環境能夠使設計人員(yuán)輕松确認設計是(shì)否已滿足指定的溫度、電壓和電流密度臨界值。
2.5D 有限元分析 (FEA) 場求解器
2.5D 有限元分析 (FEA) 場求解器是(shì)快速、準确仿真三維平面層狀結構中 (例如，在具有多層和互連過孔的封裝和 PCB 中) 熱傳導的一個絕佳選擇。溫度、熱通量、電導率、熔化電流密度和平均失效時間等熱結果均以圖形方式顯示在二維圖表中，從而可以快速确定問題所在區域。x、y 和 z 切片平面選項還提供溫度和熱通量的三維分布圖，以便進一步了解系統的熱響應。Cadence Sigrity™ Celsius™ PowerDC™ 項目文件也可以直接導入到 2.5D FEA 場求解器中進行進一步分析。
計算流體力學 (CFD) 求解器
計算流體力學 (CFD) 是(shì)分析系統中的流體對流、傳導和輻射傳熱的強大工具。對于帶有底盤和通風孔開口的系統，很容易在自然對流或強制對流環境中對其進行仿真。傳熱系數可從 CFD 仿真中提取，并用于 2.5D 和 3D FEA 場求解器中，以考慮固體表面上的空氣和其他流體的流動效應。CFD 求解器還可将氣流環境和固體接口的流體提取到熱模型邊界阻抗中，從而進行快速熱仿真。
對流和氣流建模
大規模並行運算求解器
在執行運算仿真時，傳統的大型結構要麽被大大簡化，要麽被分割成多個較小的結構以便使用最大、最強的計算資源進行分析。相(xiàng)比之下，Celsius Thermal Solver 中配備的大規模並行運算求解器則是(shì)創新的解決方案：通過并行執行 3D 結構求解所需的數學任務來利用多核心計算資源。這些任務可以在一台計算機的多個核心内或多台計算機上並行處理，從而将解算複雜(zá)結構的時間縮短 10 倍甚至更多。
業界領先的並行化技術确保網格結構和物理結構均可在盡可能多的計算機、計算機配置和核心上進行劃分和並行處理。解算所需的時間可根據計算機核心的數量進行調整。如果用戶可以将計算機核心的數量增加一倍，那麽性能也将幾乎翻倍。此外，随着計算機核心數量的增加，每台計算機的内存使用量也相(xiàng)應減少。
熱應力和應變
當今的設計通常在一個系統中包含多種具有不同熱膨脹系數的材料。當溫度變化時，系統中的材料會出現(xiàn)不同程度的膨脹和收縮，這可能導緻産品故障或可靠性問題。Celsius Thermal Solver 可精确仿真固體中的熱誘發應力和應變，精确定位問題所在區域，從而避免出現(xiàn)費(fèi)用過高的産品可靠性問題。
Celsius Thermal Solver 考慮了熱誘發應力
3D Workbench
Celsius Thermal Solver 環境包含了一個三維機械 CAD 圖形用戶界面，用于創建、編輯和導入 3D 實體模型進行電熱分析。可加入通用MCAD格式的設計數據，例如 ACIS、IGES 和 STEP，以及 Cadence Allegro® 和 Sigrity 格式。通過參數化和方程表達式可以輕松創建 3D 器件，從而實現(xiàn)建模的靈活性和仿真優化。使用 3D Workbench 模型清理功能，可以快速修複 3D CAD 幾何問題和未對準誤差。先進的自适應網格算法可自動爲複雜(zá)的3D器件以及具有附件的大型複雜(zá)電子系統生成精确網格。
操作系統與接口數據庫
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兼容 Microsoft Windows 和 Linux 工作環境 |
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可與 Cadence、Mentor Graphics、Altium、Zuken、AutoCAD 等公司的 PCB 和 IC 封裝 layout 設計集成 |