全国销售免费咨询热线

400-800-1070

Celsius Thermal Solver

业界首创全系统电热协同模拟分析解决方案
Celsius Thermal Solver

Cadence®Celsius™ Thermal Solver是一款能同时满足电子工程师和机械工程师设计的热分析软件。电子工程师可将快速准确且易于使用的热模拟在电源完整性分析中一起完成,而机械工程师则可扩展现有的热分析方法,将由电热相互作用产生的真实热源在一起考虑。

Celsius Thermal Solver分析环境具有完整的热分析能力,从而快速准确地识别IC封装、PCB和电子系统中存在的热问题。其提供的创新大规模平行求解器技术,不仅能提供比传统解决方案加速高达10倍的运行性能,更能显著减少内存的使用量。强大的有限元分析(FEA)场求解器可在复杂实体结构中进行暂态、稳态以及热传导的分析,同时计算流体力学(CFD)引擎可进行对流、辐射和传导热分析。

实施电热协同模拟可以精确模拟相互关联的电热效应。整合的工具环境中还包含3D Workbench(一个机械3D CAD模型处理软件模块,该软件模块用于创建、编辑、导入3D设计以及整合先进自适应网格功能)。针对布局前设计和布局后验证,Celsius Thermal Solver解决方案能让使用者快速开发产品的热管理系统,并识别与热点和热应力有关的问题,这些问题是电子系统中的主要现场故障风险。

由Celsius生成的金属互连封装内的3D结构温度分布图

 

软件特点

  • 巧妙结合有限元分析(FEA)与计算流体力学(CFD),提供全系统级电热分析;
  • 热模拟性能近乎线性速度提升,较现有方案快十倍且不影响准确度,同时大幅节约内存的使用;
  • 通过使用真实的功率分布图对产品进行快速准确的暂态模拟,提高产品可靠性;
  • 定位温度热点,避免故障风险;
  • 识别因不同热膨胀系数的固体材料中存在的热应力和应变引起的潜在的可靠性问题;
  • 通过暂态电热协同模拟来避免重新设计,从而准确识别3D器件(例如封装、焊线、连接器以及连接器到PCB之间的过渡)中的温度和电流密度问题;
  • 参数化3D Workbench和用户自定义的方程计算,轻松使用假设分析来改进产品设计,实现机械结构的编辑、修改、优化;
  • 整合与Cadence IC、封装及PCB设计实现平台可提升速度并简化设计迭代。

3D有限元分析(FEA)场求解器

3D有限元分析(FEA)场求解器可为任意3D结构(例如有凸块(bump)或焊接、连接器的复杂封装,以及连接器到PCB的过渡)提供精确的热传导分析和电气模拟。在自动化环境中,强大的3D热分布分析与3D电模拟相结合,实现真正的在温度和电流之间交互进行反复运算的电热协同模拟。这最大限度地提高了精度,并且考虑到了所有影响:例如在工作温度较高时电阻的增加。这种统一的分析环境能够使设计人员轻松确认设计是否已满足指定的温度、电压、和电流密度临界值。

2.5D有限元分析(FEA)场求解器

2.5D有限元分析(FEA)场求解器是快速、准确模拟三维平面层状结构中 (例如,在具有多层和互连导通孔的封装和PCB中)热传导的一个绝佳选择。温度、热通量、电导率、溶化电流密度和平均失效时间等热结果均以圆形方式显示在二维图表中,从而可以快速确定问题所在区域。X、Y和Z切片平面选项还提供温度和热通量的三维分布图,以便进一步了解系统的热回应。Cadence Sigrity PowerDC仿真结果也可以直接导入到2.5D FEA场求解器中进行进一步分析。

计算流体力学(CFD)求解器

计算流体力学(CFD)是分析系统中的流体对流、传导和辐射传热的强大工具。对于带有底盘和通风孔开口的系统,很容易在自然对流和强制对流环境中对其进行模拟。传热系数可从CFD模拟中提取,并用于2.5D和3D FEA场求解器中,以考虑固体表面上的空气和其他流体的流体效应。CFD求解器还可将气流环境和固体界面的流体提取到热模型的便捷阻抗中,从而进行快速热模拟。

对流和气流建模

大规模平行运算求解器

在执行运算模拟时,传统的大型结构要么被大大简化,要么被分割成多个较小的结构以便使用最大、最强的计算资源进行分析。相比之下,Celsius Thermal Solver中配备的大规模平行运算求解器则是创新的解决方案:通过并行执行3D结构求解器所需的数学任务来利用多核计算资源。这些任务可以在一台电脑的多个核内或多台电脑上平行处理,从而将计算复杂结构的时间缩短10倍甚至更多。

业界领先的平行化技术确保网格结构和物理结构均可分布在多核、多台电脑上进行分割和平行处理。计算所需的时间可根据计算机CPU核的数量进行调整。如果用户可以将电脑CPU核的数量增加一倍,那么性能也将几乎翻倍。此外,随着电脑CPU核数量的增加,每台电脑的内存使用量也相应减少。

热应力和应变

当今的设计通常在一个系统中包含多种具有不同热膨胀系数的材料。当温度变化时,系统中的材料会出现不同程度的膨胀和收缩,这可能导致产品故障或可靠性问题。Celsius Thermal Solver可精确模拟固体中的热诱发应力和应变,精确定位问题所在区域,从而避免出现费用过高的产品可靠性问题。

Celsius Thermal Solver考虑了热诱发应力

3D Workbench

Celsius Thermal Solver环境包含了一个三维结构CAD模型处理的图形化操作界面,用于创建、编辑和导入3D实体模型进行电热分析。可加入通用MCAD格式的设计资料,例如ACIS、IGES和STEP,以及Cadence Allegro和Sigrity格式。通过过参数化和函数运算可以轻松创建3D器件,从而实现建模的灵活性和模拟优化。使用3D Workbench模型清理功能,可以快速修复3D CAD存在问题的模型。先进的自适应网格剖分可自动为复杂的3D器件以及大型复杂电子系统生成精确网格。

软件支持系统以及可接受的数据格式

  • 兼容Microsoft Windows和Linux工作环境
  • 可接受Cadence、Mentor Graphics、Alitum、Zuken、AutoCAD等公司的PCB和IC封装Layout设计数据

 

与我们联系

耀创科技是 Cadence在国内合作时间最长的代理商,为您提供成功所需的世界一流技术专业知识和服务。有关 Cadence的销售,技术支持或培训,请联系我们。