Блог

Моделирование теплового состояния и повышение надёжности электроники с помощью ANSYS Icepak

Моделирование теплового состояния и повышение надёжности электроники с помощью ANSYS Icepak

Электроника является сердцем многих продуктов, которыми мы восхищаемся: смартфонов, планшетов, умных телевизоров. Сегодня электроника играет ключевую роль в автомобильной, агропромышленной, аэрокосмической отраслях, в сфере развлечений, здравоохранения и так далее. Современные электронные компоненты характеризуются высокой скоростью работы, малыми габаритами и высокой плотностью упаковки. Миллионы транзисторов, размещённые в одном корпусе, выделяют очень много тепла. Из-за этого возникают эффекты, снижающие надёжность электроники: деламинация слоёв, разрушение пайки между микросхемами и платой и другие.

Для предотвращения этих явлений необходимо производить связанные расчёты электрических полей, теплового состояния и прочности электронных компонентов. Инструменты для физического моделирования от компании ANSYS позволяют успешно решать такие задачи, повышая надёжность и производительность разрабатываемых продуктов.

Возьмём, например, видеокарты: требования к ним в последнее время существенно выросли, мощные дискретные видеокарты востребованы как в компьютерных играх, так и при воспроизведении видео высокой точности на современных мониторах и телевизорах. Отдельно стоит упомянуть использование графических ускорителей для майнинга криптовалют. Кроме этого, видеокарты используются в высокопроизводительных вычислениях, задачах машинного обучения, финансовых расчётах, системах автономного вождения и помощи водителю.

Современная карта представляет собой печатную плату с собственным процессором (зачастую имеющим несколько сотен счётных ядер) и оперативной памятью, работающей на высокой частоте. Как и в прочих электронных устройствах, в видеокартах возникают проблемы, обусловленные комбинацией механических, тепловых и электрических явлений. Кроме тепловыделения на микрочипах, существенную роль играет также джоулев нагрев линий питания. С помощью продукта ANSYS Icepak можно произвести расчёт этих явлений и устранить обусловленные тепловыделением проблемы ещё на этапе виртуального прототипа – до того, как видеокарта будет физически изготовлена. Icepak позволяет производить как независимые тепловые расчёты, так и связанные расчёты электрических и тепловых явлений. Будучи неотъемлемой частью пакета ANSYS Electronics Desktop, продукт Icepak также включает решатели для расчёта электромагнитных полей, и всё это в рамках унифицированной расчётной платформы. Icepak обладает простым пользовательским интерфейсом и удобной библиотекой материалов, распространённых в электронных компонентах.

ANSYS Icepak позволяет легко импортировать как электрические схемы (ECAD-файлы), так и объёмные модели (MCAD-файлы) компонентов. Также можно использовать стандартные компоненты из библиотеки, например, вентиляторы и радиаторы. Поддерживаются параметрические расчёты для оценки поведения электроники под различной нагрузкой. Icepak позволяет произвести расчёт при максимальной нагрузке на компоненты и оценить для них безопасную рабочую температуру по условию отсутствия термомеханических проблем. Использование ANSYS Icepak для проведения опережающего моделирования перед запуском продукта в производство целесообразно не только для верхнего сегмента видеокарт, но и для средней ценовой категории. Благодаря моделированию удаётся не только повысить надёжность и производительность продуктов, но и снизить затраты на производство и испытания.

 

Расчёт в ANSYS Icepak процессора видеокарты под максимальной нагрузкой

 
 

Расчёт теплового состояния видеокарты в ANSYS Icepak

 

ANSYS Icepak является высококлассным решением для разработки компонентов, корпусов, печатных плат, компьютеров и центров обработки данных. Помимо возможностей независимого теплового расчёта для разработки антенн, силовой электроники и систем электропривода, вы можете выполнять связанные расчёты тепловых и электромагнитных явлений с использованием таких продуктов, как HFSS, Q3D Extractor и Maxwell.

Также предлагаю Вам ознакомиться с видеороликом, подготовленным моим коллегой Эриком Бракеном (Eric Bracken, Ph.D., Chief Technologist, ANSYS Electronics Business Unit), в котором он рассказывает о том, как ANSYS Icepak позволяет улучшить надёжность тепловых расчётов электронных устройств.

как ANSYS Icepak позволяет улучшить надёжность тепловых расчётов электронных устройств

ANSYS IcepakВы также можете ознакомиться с детальной информацией о возможностях 19-й версии на странице ANSYS Icepak либо из материалов вебинара, который прошёл 1 марта.

Источник: ansys-blog.com
Автор: Manohar (Manny) Raju

Понравился материал? Подпишитесь, чтобы быть в курсе событий

Facebook

Linkedin

Софт Инжиниринг Групп