比解算完整的3D詳細(xì)模型快40,000倍

與完整的3D詳細(xì)模型相比，沒(méi)有有效精度損失

適用于所有熱環(huán)境–用戶定義傳熱系數(shù)范圍

可以在很長(zhǎng)的持續(xù)時(shí)間內(nèi)進(jìn)行瞬態(tài)仿真，例如汽車行使工況

支持多個(gè)熱源

BCI-ROM可生成為矩陣類型、用于電路仿真的電熱模型（VHDL-AMS格式）、用于系統(tǒng)仿真（FMU格式）的模型，甚至用于3D CFD的嵌入式BCI-ROM

從根據(jù)熱瞬態(tài)測(cè)試數(shù)據(jù)校準(zhǔn)的詳細(xì)模型開(kāi)始，可以實(shí)現(xiàn)最高精度

摘要

瞬態(tài)仿真在電子熱設(shè)計(jì)中可能是一個(gè)重大挑戰(zhàn)?，F(xiàn)代電子設(shè)計(jì)需要考慮多個(gè)瞬態(tài)電源負(fù)載、各種電源控制策略和各種預(yù)期工作條件，這些都會(huì)影響性能和可靠性。

即使用最先進(jìn)的3D計(jì)算流體力學(xué)(CFD)求解器進(jìn)行熱分析，整個(gè)流程也非常耗時(shí)，無(wú)法探索所有可能性。在如今競(jìng)爭(zhēng)激烈的環(huán)境中開(kāi)發(fā)電子產(chǎn)品，為快速上市搶占市場(chǎng)，企業(yè)可謂分秒必爭(zhēng)。因此，巨大的時(shí)間壓力導(dǎo)致企業(yè)無(wú)法對(duì)設(shè)計(jì)空間進(jìn)行全面的熱評(píng)估，這可能會(huì)給可靠性帶來(lái)風(fēng)險(xiǎn)。

準(zhǔn)確預(yù)測(cè)溫度是一項(xiàng)必不可少的分析任務(wù)，用于確認(rèn)產(chǎn)品未超過(guò)組件的溫度規(guī)格。這就要求設(shè)計(jì)進(jìn)行細(xì)致考量，考慮最大溫度極限、空間溫度梯度、溫度變化率和溫度循環(huán)，這些因素都會(huì)通過(guò)各種損壞機(jī)制影響可靠性。準(zhǔn)確預(yù)測(cè)時(shí)空溫度是關(guān)鍵。

Simcenter Flotherm軟件能夠提取邊界條件無(wú)關(guān)(BCI)降階模型(ROM)。這些BCI-ROM在所有情況下都能保持預(yù)測(cè)準(zhǔn)確性，并且解算速度比CFD快幾個(gè)數(shù)量級(jí)，從而大大提高了工作效率。

元器件、子系統(tǒng)或系統(tǒng)幾何體的BCI-ROM可保持3D詳細(xì)模型的精度

Simcenter Flotherm降階建模技術(shù)

BCI-ROM 方法提供了提取熱電阻的替代方案——基于熱電容器的動(dòng)態(tài)緊湊熱模型，該模型表面積的分割有限，通常僅適用于單個(gè)熱源封裝。Simcenter Flotherm的BCI-ROM技術(shù)在解算有任意數(shù)量熱源的線性傳導(dǎo)應(yīng)用模型時(shí)，精度達(dá)到全3D傳導(dǎo)模型相同級(jí)別，但速度要高出40,000倍。

BCI-ROM技術(shù)是意大利米蘭理工大學(xué)Lorenzo Codecasa教授開(kāi)創(chuàng)的快速新型集成電路熱分析仿真工具(FANTASTIC)方法的擴(kuò)展。他的出版書籍通常描述了該方法并將其應(yīng)用于幾個(gè)驗(yàn)證示例。

Simcenter Flotherm BCI-ROM導(dǎo)出為矩陣、VHDL-AMS或FMU格式或嵌入式BCI-ROM

BCI-ROM(矩陣類型)的空間溫度響應(yīng)與詳細(xì)模型的相同F(xiàn)ANTASTIC方法從數(shù)學(xué)角度來(lái)說(shuō)保證了精確度。在提取BCI-ROM時(shí)，用戶可將所需精度設(shè)定為可接受的相對(duì)誤差。傳熱系數(shù)范圍也由用戶在提取時(shí)設(shè)置。BCI-ROM能以下列格式導(dǎo)出：

矩陣：用于在Matlab、GNU Octave等工具中求解，或使用Simcenter Flotherm附帶的命令行獨(dú)立求解器進(jìn)行求解。

VHDL-AMS：用于電路仿真工具（如PartQuest Explore或Xpedition AMS）中的電熱建模。

FMU：用于通過(guò)支持FMI（功能模型接口）的工具進(jìn)行的系統(tǒng)仿真，例如Simcenter Amesim軟件和Simcenter Flomaster軟件。

嵌入式BCI-ROM：用于3D熱CFD仿真。在保護(hù)IP敏感內(nèi)部細(xì)節(jié)的同時(shí)，實(shí)現(xiàn)接近詳細(xì)封裝熱模型的準(zhǔn)確性。

可模擬任意數(shù)量熱源的瞬態(tài)功率曲線，或環(huán)境條件的時(shí)間或空間變化，充分考慮到三維結(jié)構(gòu)內(nèi)熱流路徑的變化。只需幾分鐘即可模擬數(shù)小時(shí)的實(shí)際時(shí)間曲線。

BCI-ROM(矩陣格式)對(duì)復(fù)雜功率曲線的響應(yīng)與詳細(xì)模型相同

電力電子（電氣化）應(yīng)用

系統(tǒng)仿真工具（如Simcenter Amesim）通常用于對(duì)整車進(jìn)行建模，包括電池、電機(jī)和傳動(dòng)系統(tǒng)、電源控制單元（包括逆變器）以及連接的冷卻和控制系統(tǒng)。這種建模是利用虛擬工況來(lái)評(píng)估車輛性能和效率（用于續(xù)航里程預(yù)測(cè)）。通過(guò)生成FMU格式的功率模塊BCI-ROM，保留3D Simcenter Flotherm模型精度，可以將其嵌入到系統(tǒng)仿真模型中，從而可以更精確地評(píng)估關(guān)鍵功率半導(dǎo)體（包括IGBT或SiC MOSFET）的結(jié)溫。

此類仿真可用于：

預(yù)測(cè)是否超過(guò)最大溫度變化率或最高溫度

通過(guò)了解溫度循環(huán)來(lái)評(píng)估可靠性，或者通過(guò)使用雨流計(jì)數(shù)方法得出測(cè)試任務(wù)曲線，為功率半導(dǎo)體的壽命測(cè)試（功率循環(huán)）生成數(shù)據(jù)

Simcenter Amesim電動(dòng)汽車模型中逆變器電源模塊的BCI-ROM（FMU格式）

電熱電路仿真應(yīng)用

數(shù)字電子現(xiàn)代數(shù)字電子產(chǎn)品有復(fù)雜的有源電源管理策略，可以針對(duì)各種用例和環(huán)境條件進(jìn)行測(cè)試。每個(gè)用例都有一組獨(dú)特的組件功率，甚至每個(gè)芯片都有特定的功率圖。仿真可以考慮組合使用案例，例如，使用手機(jī)打電話，之后播放視頻，然后使用衛(wèi)星導(dǎo)航應(yīng)用程序，同時(shí)手機(jī)在車內(nèi)充電。這些用例對(duì)系統(tǒng)的不同部分提出了不同的散熱要求。通過(guò)導(dǎo)入VHDL-AMS格式的BCI-ROM，PartQuest Explore和Xpedition AMS等電熱仿真器可以考慮功率和熱環(huán)境的變化，例如由于風(fēng)扇轉(zhuǎn)速的變化。優(yōu)化控制邏輯，確保系統(tǒng)冷卻解決方案和主動(dòng)冷卻策略相結(jié)合，帶來(lái)最佳的用戶體驗(yàn)，通過(guò)降低時(shí)鐘頻率來(lái)最大限度地減少性能降額的需求，同時(shí)將元件結(jié)點(diǎn)、元件外殼和觸摸溫度維持在允許的范圍內(nèi)。模擬電子若電子電路設(shè)計(jì)人員開(kāi)發(fā)主要由連續(xù)（非開(kāi)關(guān)）模擬電子設(shè)備組成的系統(tǒng)，VHDL-AMS中的BCI-ROM還提供改進(jìn)的熱精度以增強(qiáng)電路仿真。BCI-ROM技術(shù)支持用于電路仿真的電子供應(yīng)鏈

PartQuest Explore中的智能手機(jī)電路仿真，使用從Simcenter Flotherm生成的BCI-ROM（VHDL-AMS格式）熱模型

液冷電子系統(tǒng)應(yīng)用

對(duì)于數(shù)據(jù)中心中的液冷服務(wù)器、機(jī)架式液冷航空電子設(shè)備和其他大型系統(tǒng)，使用快速求解的一維流體動(dòng)力學(xué)系統(tǒng)仿真工具（如Simcenter Flomaster）頗具優(yōu)勢(shì)。這適用于組件選型、配置研究以及執(zhí)行長(zhǎng)時(shí)間瞬態(tài)模擬，以評(píng)估運(yùn)行方案和主動(dòng)控制，確保高效冷卻。使用以FMU格式從Simcenter Flotherm導(dǎo)出的BCI-ROM，可以將三維電子冷卻熱分析的準(zhǔn)確性帶入支持FMI標(biāo)準(zhǔn)的一維系統(tǒng)建模環(huán)境。Simcenter Flomaster 1D CFD系統(tǒng)仿真液體冷卻管道網(wǎng)絡(luò)模型，包含使用導(dǎo)入的BCI-ROM（FMU格式）建模的冷板冷卻PCB

嵌入式 BCI-ROM

嵌入式BCI-ROM技術(shù)能夠創(chuàng)建IC封裝的精確降階熱模型，這些模型可用于Simcenter Flotherm 3D CFD電子冷卻仿真，同時(shí)保護(hù)IP敏感信息。嵌入式BCI-ROM的精度非常接近從中提取它的詳細(xì)模型。重要的是，封裝的所有內(nèi)部結(jié)構(gòu)細(xì)節(jié)（尺寸和材料）都不存在，無(wú)法進(jìn)行逆向工程。這消除了從半導(dǎo)體OEM到整個(gè)電子供應(yīng)鏈共享準(zhǔn)確熱模型的常見(jiàn)障礙。從線性傳導(dǎo)模型中提取嵌入式BCI-ROM期間，詳細(xì)模型中的數(shù)千個(gè)對(duì)象被簡(jiǎn)化為單個(gè)3D智能部件對(duì)象。導(dǎo)入Simcenter Flotherm時(shí)，智能部件對(duì)象幾何包絡(luò)由與實(shí)體（例如，電路板安裝或放置在其上的散熱器）、周圍氣流以及輻射傳熱交互的面組成。創(chuàng)建嵌入式BCI-ROM時(shí)，可設(shè)置多個(gè)電源，然后在3D仿真中分配電源。在CFD系統(tǒng)仿真中，嵌入式BCI-ROM編創(chuàng)者定義的任何探針位置都會(huì)顯示內(nèi)部溫度結(jié)果。表面溫度的結(jié)果也可以在3D仿真中查看。注意：Simcenter Flotherm BCI-ROM模塊僅用于生成嵌入式BCI-ROM（編創(chuàng)），但在Simcenter Flotherm中導(dǎo)入和使用模型不需要該模塊。嵌入式BCI-ROM提取，然后在Simcenter Flotherm中導(dǎo)入和使用嵌入式BCI-ROM精度優(yōu)于雙電阻(2R)和DELPHI型的詳細(xì)熱模型和緊湊熱模型。在驗(yàn)證研究中，與詳細(xì)的熱模型結(jié)果相比，穩(wěn)態(tài)分析的精度通?？梢赃_(dá)到5%以內(nèi)的誤差，許多封裝類型的平均誤差可能不到1%。因此，嵌入式BCI-ROM模型提供的精度水平與標(biāo)準(zhǔn)DELPHI CTM模型方法相當(dāng)或更高。與DELPHI和2R方法相比，嵌入式BCI-ROM的其他優(yōu)勢(shì)是具有多個(gè)電源的建模包并支持瞬態(tài)3D分析。