芯片

芯片是由半导体材料制成并嵌入了集成电路的模块。芯片会生成余热,因此需要冷却才能提高可靠性并避免过早失效。

下图显示了芯片封装的各种元件:



为表示芯片封装的几何,Electronics Cooling Toolset支持以下 芯片快速部件:

如果内置形状模板不合适,可以定义几何基于指定构建几何 自定义芯片。

要表示芯片封装的物理,可使用两种热建模方法:

  • 固体模型:将芯片封装表示为单个指定材料的固体零部件。总热源对封装的余热建模。
  • 紧凑型热模型 (CTM)([144][145]):用于在系统级分析中模拟芯片封装性能的简化元件模型。该模型使用热敏电阻器网络表示封装内的临界热流道。每个网络节点对应于封装的一个表面或封装内的一个区域并与单一温度关联。

芯片封装的 CTM 比固体模型更精确。由于 CTM 不需要封装体网格,因此计算成本也更低。另一方面,CTM 电阻器网络要求用户有权访问有关封装内的热流道的详细信息。可以使用以下类型的电阻器网络:

各种网络类型的节点数量及其之间的连接有所不同。每个电阻器网络拥有以下三个节点:
  • 接点节点 — 表示集成电路。
  • 机箱节点 — 表示封装顶面。
  • 电路板节点 — 视为封装与 PCB 之间的接触。
Star 网络向侧面添加额外节点。Delphi 网络分别在内部和外部区域中分割顶面以及封装与 PCB 之间的接触面,并用不同的节点表示这些面。

双电阻器和 Delphi 网络适用于可忽略侧面热传递的封装。例如,在典型的 BGA(球栅阵列)封装中,大多数热通过焊锡球流向底部的 PCB 和/或顶部的散热器。双电阻器网络假设顶面和底面上的温度均匀,而 Delphi 网络放宽此假设,允许这些表面的内部和外部区域存在不同的温度。

Star 网络适用于不可忽略侧面热传递的封装。例如,在引线封装内,通过侧面的热流道会显著影响封装温度。可用的 Star 网络假设各侧面上的温度均匀。

在电子设备冷却模块中,每个网络节点(接点节点除外)对应于固定和均匀温度的快速零部件表面。没有网络节点的表面建模为绝热。有关详细信息,请参见电阻器网络公式

芯片 — 属性

以下属性对所有类型的芯片封装通用:

名称 指定芯片存储在树中时使用的名称。
几何
局部原点
指定芯片的局部坐标系位置。请参见图形窗口中的 X_or、Y_or、Z_or。它用于将芯片放置在计算域中。可用的选项包括:
  • 底部中心:Zmin 面的中心。
  • 底角 1(仅限块芯片):方块的 Xmin/Ymin/Zmin 角。
  • 底角 2(仅限块芯片):方块的 Xmin/Ymax/Zmin 角。
  • 中心:几何的中心。
  • 自定义:在图形窗口中以互动方式设置局部原点时,将显示此值。请参见以互动方式放置对象
放置 请参见放置属性。
物理
材料指定
控制芯片封装的热建模方法。可用的选项包括:
  • 默认材料指定:将芯片封装建模为固体部件。从在设置面板中定义的固体模拟材料中选择固体零部件的材料热源值指定封装生成的总热。此选项适用于模板化和自定义芯片几何。
  • 双电阻器Star 网络Delphi 网络:使用 CTM 方法对芯片封装进行建模。这些选项仅适用于模板化芯片几何。“Star 网络”和“Delphi 网络”选项进一步限制为方块几何。

    对于从 IDF 文件导入的芯片,注意 IDF 标准 2.0 和 3.0 仅支持双电阻器网络拓扑。

以下属性可体现不同几何类型的特征:

方块 — 特定属性

几何
XYZ
在芯片的局部坐标系中,指定 x、y 和 z 方向上的方块尺寸。请参见图形窗口中的 X_or、Y_or、Z_or。

圆柱体 — 特定属性

几何
半径
指定圆柱体的半径。
高度
指定圆柱体从底部到顶部的范围。

自定义 — 特定属性

几何
选定的构建几何
指定用于描述芯片几何的构建几何。如果在创建自定义芯片时选择多个构建几何,Electronics Cooling Toolset会自动创建多个拥有相同物理的芯片。

下表显示了可用电阻器网络的属性:

向芯片封装供应商请求所需的输入值或从 JEDEC 标准热测试中衍生这些值。或者,可以使用统计优化过程从封装的详细热模型中提取这些值,该过程将最大限度地减少各种环境条件的接点和表面温度误差。

双电阻器





θjc, θjb
指定相应网络节点之间的热阻。请参见上图。
热源
应用于接点节点 J 的集成电路总加热功率。

Star 网络



θjcθjbθjs
指定相应网络节点之间的热阻。请参见上图。
热源
指定应用于接点节点 J 的集成电路总加热功率。

Delphi 网络



% 顶部内面积% 底部内面积
分别指定顶部内面积和底部内面积比。
θjTiθjToθjBiθjBoS1S2S3
指定相应网络节点之间的热阻。请参见上图。
热源
指定应用于接点节点 J 的集成电路总加热功率。