Siemens仿真与测试校准的意义


来源:贝思科尔          2020/10/22 20:02:35


Siemens仿真与测试校准的意义


近年来随着半导体产品技术的更新换代,对研发工作提出了严峻的挑战,在很多研发设计中,尽管芯片工艺一直向低电压、低功耗的方向努力,也取得了巨大的成功,但尺寸越来越小、功能越来越多、时钟频率越来越高,导致芯片器件和电子产品不可避免地要面临发热和散热优化问题。


然而,芯片设计公司对散热问题研究不够,提供给应用端(公司内部客户)的芯片技术手册中缺乏精确的热模型与热参数,为应用端(或下游企业)解决散热问题带来了困扰,影响了芯片应用的效率、电子产品的研发节奏、甚至产品的上市计划。


因此完善芯片datasheet中精准的热模型、热参数等,搭建软硬件集成的热测试与热仿真环境,通过硬件测试获得的结构函数曲线来校准专业热仿真分析软件中的详细热模型,进而获得符合事实的、准确的热模型,并逐步建立器件模型的数据库;打通热测试与热仿真的数据连接;这一点在电子产品热可靠性研发中体现的尤为重要。


在FloTHERM软件中校准模型并使其匹配T3Ster系统的瞬态热测试结果,对于现代电子散热设计而言是十分关键的,因为只有这样才能提供模型精确性最大化对于半导体器件封装全部的时间常数,校准模型的所有特性都需要确保非常准确地响应半导体封装器件的任何稳态或瞬态的应用,因此仅仅依靠单一指标的数据类型是不够的。实践中证明,表现出这样的精确性对于确保做出明智的设计决策是必不可少的,还可以提高可靠性分析能力。洞察失效和寿命分析作为和理想状况的偏差,容易捕获并立即与产品的某些方面相关联。通过被验证的供应链模型来提供仿真模型,仿真模型将对任何驱动功率模式和实验证据的情况下作出正确的反应。

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半导体器件封装的详细FloTHERM 模型可以用来仿真在实际测试环境中半导体器件封装的瞬态响应,同样也可以预测这种瞬态响应。

 

在FloTHERM中具有这样的新功能,使用与T3Ster-Master评估分析软件相同的方法,仿真的瞬态响应可以转换为结构函数曲线。


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T3Ster瞬态热阻测试仪


这样可以直接对仿真得到的结构函数曲线和实测得到的反应被测半导体器件封装真实的物理结构暨散热路径的结构函数曲线进行对比。


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为了确保模型的精确性,FloTHERM仿真分析软件仿真得到的结构函数曲线必须要和T3Ster系统实际量测得到的能真实反应被测半导体器件散热结构和路径的结构函数曲线完全一致:


  • 只有这样:才能保证被测半导体器件封装中每一层物理结构被正确的建模;

  • 只有这样:才能保证仿真得到的3D温度场完全准确;

  • 只有这样:才能保证在FloTHERM仿真分析软件中的模型包含半导体器件封装散热路径上每层材料的所有时间常数,并将正确的反应任何功率状况下,瞬态响应。

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*校准FloTHERM中建立的模型对先进的热设计尤为重要:(Siemens Simcenter T3Ster +FloTHERM是行业内实现热仿真和热测试自动校准的唯一解决方案


1、提高仿真模型精度

1.1、IC封装将会精确响应任何稳态或瞬态应用;

1.2、节省设计时间

1.3、 逐步建立器件模型的数据库,进而减小测试时间,增加仿真精度;

 

2、提升产品可靠性

2.1、功能和寿命可靠性与最大温度、温度梯度、温变有关;

 

3、应用端的认可

3.1、提供仿真模型来正确响应任何驱动功率响应;

3.2、提供经验证据

3.3、规范化管理测试数据与仿真模型,为公司产品设计的部门(即产业链下游或者应用端)的热仿真工作提供芯片热特性数据支持!



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