열 모델링의 직면 과제 :

● 대부분의 경우에 동작 시나리오를 평가하기 위해서 전력 변동을 고려한 순간 열 모델링이 필요합니다.

● 3D 분석을 위한 전체 상세 열 모델에는 IP(Intellectual Property) 민감한 물리적 형상 및 재료 특성이 패키지 내부에 포함되어 있습니다.

● 2-Resistor 및 DELPI와 같은 표준화된 소형 열 모델(CTM)은 순간 시뮬레이션 또는 다중 열원을 지원하지 않습니다

순간 시뮬레이션에서 표면 온도가 시간 단계별로 표시된 내부지오메트리를 보여주는 HDAP 패키지의 상세한 3D 모델

모델 데이터 교환의 장벽, 일반적인 해결 방법 및 분석 충실도 위험요소들 :

IP 보호와 법적 고려는 전자제품 공급망에 열 모델 교환의 장벽을 만듭니다. 반도체 OEM은 핵심 고객과 세부 열 모델을 공유하기 위해 때때로 비공개 합의에 의존하겠지만, 이는 항상 많은 수의 고객에게 공급할 수 있도록 확장 가능하지 않고 IP의 우발적인 공개를 방지하지도 못합니다. 많은 기업들이 세부 모델 공유를 전혀 거부합니다.

전형적인 분석 프로세스의 높은 확률로, 시스템에서 패키지를 모델링하는 열 엔지니어는 프로젝트 시간 제약 내에 적합하게 정확한 3D 패키지 열 모델을 확보하기 위해 고군분투하고 있습니다. 그들은 요구사항에 의해 OEM으로부터 상세 열 모델을 소싱할 수 있거나, 단순화된 모델링 접근법을 취하거나, 소싱할 수 있는 제한된 정보만으로 자신의 상세 열 모델 또는 소형 열 모델을 생성할 수 있습니다. 이는 지연을 유발하고, 정확한 데이터가 부족한 곳으로부터 종종 부정확할 수 있습니다. 부정확성은 과잉 설계 비용 잠재력 또는 과소 설계 신뢰성 위험을 초래합니다.

Embeddable BCI-ROM이란 무엇인가? 3D CFD 열분석에서 어떻게 사용되는가?

- 내장 가능한 BCI-ROM = 내장 가능한 경계 조건 독립 축소 주문 모델 -

Embeddable BCI-ROM의 BCI 부분은 다른 시스템에서 통합을 위해 패키지 열 모델링을 고려할 때 유리한 모든 열 환경에서 사용할 수 있음을 의미합니다. 배치되는 열 환경에 관계없이 시공간의 온도를 정확하게 예측할 경우 모델은 BCI입니다. 히트 싱크가 있든 없든 자연 대류, 강제 대류 등에서 올바르게 작동합니다.

이 방법은 다음과 같은 몇 가지 중요한 특징을 가지고 있습니다:

1) 정확도는 FANTASTIC 방법에 의해 수학적으로 보장됩니다. Embeddable BCI-ROM을 추출할 때 필요한 정확도는 사용자에 의해 허용되는 상대오차로 설정되며, 열전달계수(HTC) 범위는 추출 시 사용자에 의해 설정됩니다.

2) 공간과 시간 모두에서 정확성이 보장되어 일시적인 애플리케이션을 완벽하게 지원합니다

3) 이 방법은 여러 개의 칩을 갖춘 최신 패키지 아키텍처를 완벽하게 지원하며, 개별 칩의 여러 전력 소모 영역을 포함하는 보다 높은 충실도의 모델링 접근 방식을 제공합니다.

새로운 Embeddable BCI-ROM은 BCI-ROM 추출 방법을 기반으로 한 3D 분석 준비형 축소 주문 모델로, 생성 중에 세부 열 모드에서 수천 개의 객체를 단일 3D Smart Part 객체로 줄이기 위해 추가적인 세부 사항이 할당되고 계산됩니다.

Embeddable BCI-ROM은 단일 Simcenter Flotherm Smart Part로 3D CFD 열 분석에 가져옵니다. Smart Part 객체 면은 방열을 통해 고체(예: 보드 마운팅 또는 방열판), 주변 공기 흐름 및 주변과 상호 작용합니다. Embeddable BCI-ROM이 구성된 방식에 따라 모든 전원 세트에 표면 온도에 대한 3D 열 분석 및 열 결과와 Embeddable BCI-ROM 추출 중 프로브로 설정된 주요 내부 위치의 전원을 테이블 또는 차트로 볼 수 있습니다. 중요한 것은 패키지 내부의 3D 형상 및 결과에 액세스할 수 없거나 역설계가 가능하다는 점입니다.

Embeddable BCI-ROM 축소 주문 열 모델이 전자제품 열 설계에 어떤 도움이 됩니까?

이제 반도체 OEM 및 패키지 공급업체는 민감한 IP를 노출할 위험 없이 3D 열 분석에 정확한 모델을 고객에게 제공할 수 있으며 이 모델은 3D 과도 열 분석에 사용될 수 있으며 여러 열원 복합 패키지 유형을 지원할 수 있습니다. 이를 통해 IP 보호에 대한 우려를 제거할 수 있습니다. Embeddable BCI-ROM의 가용성이 증가함에 따라 제한된 정보로 자체 CTM 또는 세부 모델을 개발하는 데 상당한 시간을 소비하는 엔지니어에게 정확한 솔루션을 제공하여 작업 흐름을 단축할 수 있습니다. 논리적으로 패키지 열 모델에 Embeddable BCI-ROM을 사용하여 정확한 3D 시스템 수준의 열 모델링을 개선하면 신뢰성이 높은 전자 제품과 설계 주기가 단축됩니다.

다음은 적합성을 평가하는 패키지 열 모델링에 사용 가능한 옵션을 4가지 기준과 비교한 것입니다.

Embeddable BCI-ROM 모델만이 안전하게 운반 가능한 형태로 3D 열 분석을 위한 4가지 기준을 모두 충족합니다.

Embeddable BCI-ROM을 작성한 다음 시스템 레벨의 Simenter Flotherm 모델(소비자 페르소나) 내 인클로저에서 PCB에 장착하여 사용하는 방법에 대한 다음 비디오를 참고하십시오.

Embeddable BCI-ROM을 생성하기 전에 상세 열 모델을 쉽게 생성하려면 어떻게 해야 합니까?

Simcenter Flotherm XT에 있는 Simcenter Flotherm Package Creator는 엔지니어들이 PCB 및 시스템 수준의 전자제품 냉각 시뮬레이션에 직접 사용할 수 있도록 정확한 3D CAD 기반의 전자제품 칩 패키지 열 모델을 몇 분 내에 쉽게 만들 수 있도록 도와줍니다. 엔지니어들은 이제 Package Creator에서 인기 있는 패키지 제품군에서 상세 모델 형상을 만든 다음 이를 심센터 Flotherm으로 직접 내보내 Embeddable BCI-ROM을 내보내는 데 기초가 되는 상세 모델을 만들 수 있습니다.

Embeddable BCI-ROM 정확도와 2R, DELPI 및 상세 열모델 비교

위에서 표준 소형 열 모델 및 세부 열 모델과 비교하여 Embeddable BCI-ROM의 차이점 및 주요 이점을 4가지 기준에 대한 표로 정리했습니다. 정상 상태에서의 정확도를 설명하기 위해 최근 3가지 시스템 모델 예를 분석했습니다. 각 모델의 여러 IC 패키지를 원래 상세 모델 유형을 사용하여 모델링한 다음 2R, DELPI 및 최종적으로 Embeddable BCI-ROM 모델로 모델링한 IC 패키지에 대해 동일한 정상 상태 시뮬레이션을 수행했습니다. 아래 표는 세부 열 모델 결과와 비교하여 최대 오차 변동을 살펴봄으로써 비교 정확도를 보여줍니다.

표에서 Embeddable BCI-ROM은 상세 열 모델 결과와 비교하여 5%의 오차 미만으로 표준 DELFY 모델 접근 방식 이상의 정확도를 제공합니다. 이는 다중 열원 및 과도 시뮬레이션에 대한 옵션을 지원하면서 달성되므로 Embeddable BCI-ROM은 DELFY 접근 방식에 대한 실질적인 업그레이드가 가능합니다.

자세한 열 모델과 Embeddable BCI-ROMs의 정상 상태 비교를 자세히 살펴보면, 인클로저에 수평으로 장착된 PCB 모델을 고려해 보겠습니다. FCBGA 프로세서에는 히트 싱크가 있습니다. 냉각은 자연 대류에 의해서만 이루어집니다.

아래는 보드의 상단과 하단을 보여주는 동일한 PCB의 평면도입니다. 표면 온도와 접합 온도 플롯 비교(오른쪽)를 보면 패키지에 대한 결과는 정확도가 가깝고 최소 차이가 있습니다. 컴포넌트 패키지 모델의 플롯 비교 정확도를 보면 최대 차이는 이상치의 2.5%이며 평균은 <0.9%입니다. 이는 Embeddable BCI-ROMs의 경우 완벽한 기밀성으로 허용 가능한 정확도 수준이 가능함을 강력하게 보여줍니다.

Embeddable BCI-ROM을 세부 열 모델과 비교할 때, 140개 이상의 세부 열 모델의 경우, 부품 접합 온도 결과의 대다수 {96%}가 세부 열 모델 결과의 5% 이내에 있었습니다. 이는 델파이 모델과 비교할 때 세부 모델보다 많은 경우 유사하거나 더 우수합니다.

Embeddable BCI-ROM을 이용한 과도열해석 비교

과도 열 시뮬레이션은 제품이 사용 중에 노출되는 특정한 작동 전력 모드와 조건에 대해 설계 열 성능과 신뢰성을 입증하기 위한 요구 사항이 증가하고 있습니다.

인클로저 예제에서 동일한 보드를 사용하여 과도 시뮬레이션 케이스를 설정했습니다. 과도 전력 프로파일은 여러 구성 요소에 적용됩니다. 특정 관심 구성 요소 2개를 조사하여 프로세서(이름 FCBGA) 및(이름 U3). 한 버전의 모델은 상세 모델로 시뮬레이션되었으며 한 버전은 Embeddable BCI-ROM을 사용했습니다.

두 모델의 관심 성분에 대한 온도 결과는 자세한 열 모델을 Embeddable BCI-ROM과 비교한 결합도에서 아래와 같습니다: