電子散熱仿真同類(lèi)產(chǎn)品對(duì)比分析

 在電子技術(shù)發(fā)展日新月異的今天，體積已極大的縮小，而功耗反而有所增加，由此產(chǎn)生的設(shè)備過(guò)熱問(wèn)題逐漸成為了導(dǎo)致電子設(shè)備故障的重要原因。因此在設(shè)計(jì)階段，如何利用仿真軟件對(duì)產(chǎn)品散熱設(shè)計(jì)進(jìn)行最大限度的優(yōu)化成為了電子產(chǎn)品設(shè)計(jì)的重中之重。

 目前，在電子設(shè)備熱設(shè)計(jì)行業(yè)內(nèi)使用的CFD熱學(xué)仿真軟件主要有：Flotherm，Icepak和6SigmaET，下面將對(duì)幾款熱分析軟件進(jìn)行簡(jiǎn)單的功能對(duì)比分析：

 1、Flotherm：

　　

 FLOTHERM是由美國(guó)MentorGraphics公司（現(xiàn)成為Siemens公司旗下產(chǎn)品）設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)的專(zhuān)門(mén)針對(duì)電子器件/設(shè)備熱設(shè)計(jì)而開(kāi)發(fā)的仿真軟件，作為一款強(qiáng)大的應(yīng)用于電子元器件以及系統(tǒng)熱設(shè)計(jì)的三維仿真軟件。在任何實(shí)體樣機(jī)建立之前，工程師就可以在設(shè)計(jì)流程初期快速并簡(jiǎn)易地創(chuàng)建虛擬模型，運(yùn)行熱分析以及測(cè)試設(shè)計(jì)更改。FloTHERM采用先進(jìn)的CFD（計(jì)算流體力學(xué)）技術(shù)，預(yù)測(cè)元器件、PCB板以及整機(jī)系統(tǒng)的氣流、溫度以及傳熱。

特點(diǎn)分析：

網(wǎng)絡(luò)技術(shù)

笛卡爾結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格；

非連續(xù)嵌入網(wǎng)格技術(shù)和CutCell網(wǎng)格切割技術(shù)；

支持多層網(wǎng)格嵌套與局部加密；

半自動(dòng)網(wǎng)格劃分技術(shù)與Smart-Parts對(duì)象關(guān)聯(lián)相結(jié)合；

占用的內(nèi)存和CPU資源少。

模型庫(kù)

軟件原廠(chǎng)商完成大量電子器件熱模型方法的研發(fā)；

有大量智能部件（Smart-Parts），可直接在FloTHERM中進(jìn)行參數(shù)化建模；

詳細(xì)的熱管、多孔板、雙熱阻、PCB板、焦耳熱、TEC等電子冷卻專(zhuān)用模板、雙熱阻、TEC、風(fēng)扇等眾多專(zhuān)業(yè)廠(chǎng)家產(chǎn)品性能庫(kù)以及電子冷卻分析專(zhuān)用材料庫(kù)。

CAD接口

允許直接使用CAD模型；

可在FloTHERM中直接建模；

可使用Smart-Parts進(jìn)行參數(shù)化建模分析；

EDA接口；

支持IDF格式讀入；

支持直接讀入Allegro、BoardStation和Expedition及CR5000等EDA軟件PCB模型的詳細(xì)信息；

并可過(guò)濾選擇各種器件的導(dǎo)入。

求解器

采用Cutting-edge數(shù)值方法和多重網(wǎng)格技術(shù)；

健壯的收斂性，求解可靠，一次求解成功，無(wú)數(shù)值假擴(kuò)散；

執(zhí)行Multi‐grid計(jì)算核心；SegregatedConjugateResidual算法等。

瞬態(tài)計(jì)算

可以設(shè)置不均等的時(shí)間步長(zhǎng)，避免在不必要的計(jì)算周期過(guò)渡加密時(shí)間步長(zhǎng)。

后處理

云圖、等值面圖、矢量圖、跡線(xiàn)圖、動(dòng)畫(huà)、溫度梯度；

享有專(zhuān)利的傳熱瓶頸(Bottleneck)和熱流捷徑(Shortcuts)；

MSOffice后處理報(bào)表。

自動(dòng)優(yōu)化功能

支持DOE、SO、RSO優(yōu)化設(shè)計(jì)方法；

全球電子熱分析軟件，唯一真正具有自動(dòng)優(yōu)化設(shè)計(jì)能力的軟件；

不但可以?xún)?yōu)化設(shè)計(jì)散熱器等關(guān)鍵器件，還能夠進(jìn)行如PCB板的器件布局優(yōu)化、通風(fēng)口位置及形狀優(yōu)化風(fēng)扇選型及安裝位置優(yōu)化等各種設(shè)計(jì)方案的優(yōu)化。

仿真測(cè)試一體化接口

可與熱瞬態(tài)測(cè)試硬件T3Ster形成仿真測(cè)試一體化解決方案，存在雙向接口，直接利用測(cè)試數(shù)據(jù)校準(zhǔn)仿真模型。

多物理場(chǎng)耦合

與MentorGraphicsHyperLynx?PI，可以計(jì)算電源完整性和詳細(xì)PCB的焦耳熱；

通過(guò)MpCCIFSIMapper結(jié)合，可板的器件布局優(yōu)化、通風(fēng)口位置及形狀優(yōu)化風(fēng)扇選型及安裝位置優(yōu)化等各種設(shè)計(jì)方案的優(yōu)化。

用戶(hù)界面

工程化的用戶(hù)界面，視覺(jué)上比較接近實(shí)物的畫(huà)面；

面向?qū)ο蟮慕＜夹g(shù)，專(zhuān)業(yè)針對(duì)電子熱分析的參數(shù)化模型，工程化的參數(shù)定義。

優(yōu)缺點(diǎn)總結(jié)

電子器件庫(kù)豐富；

求解快速可靠；

笛卡爾網(wǎng)格適合電子系統(tǒng)散熱分析；

可以自動(dòng)優(yōu)化設(shè)計(jì)；

支持EDA與MCAD接口；

后處理豐富。

2、Icepak

ICEPAK軟件由計(jì)算流體力學(xué)軟件提供商Fluent公司，專(zhuān)門(mén)為電子產(chǎn)品工程師定制開(kāi)發(fā)的專(zhuān)業(yè)的電子熱分析軟件。是專(zhuān)業(yè)的、面向工程師的電子產(chǎn)品熱分析軟件。借助Icepak的分析，用戶(hù)可以減少設(shè)計(jì)成本、提高產(chǎn)品的一次成功率，改善電子產(chǎn)品的性能、提高產(chǎn)品可靠性、縮短產(chǎn)品的上市時(shí)間。

特點(diǎn)分析：

網(wǎng)格技術(shù)

需結(jié)合外部的網(wǎng)格生成器；

對(duì)網(wǎng)格的劃分有嚴(yán)格的要求；

需要對(duì)網(wǎng)格進(jìn)行反復(fù)與細(xì)致的進(jìn)行調(diào)試才能生成較高質(zhì)量的網(wǎng)格。

模型庫(kù)

風(fēng)扇、PCB、機(jī)箱等少量器件庫(kù)；

CAD接口；

允許直接使用CAD模型。

EDA接口

支持IDF格式讀入。

求解器

使用Fluent有限體積法的通用CFD求解器；

求解功能受限，不具有太陽(yáng)輻射計(jì)算功能。

瞬態(tài)計(jì)算

時(shí)間步長(zhǎng)是固定的，用戶(hù)不能改變其值。

后處理

云圖、等值面圖、矢量圖、跡線(xiàn)圖、動(dòng)畫(huà)。

自動(dòng)優(yōu)化功能

采用梯度算法進(jìn)行優(yōu)化。

仿真測(cè)試一體化接口

不具備與測(cè)試硬件的聯(lián)合功能。

多物理場(chǎng)耦合

通過(guò)ANSYSWORKBENCH實(shí)現(xiàn)ANSY產(chǎn)品相關(guān)的多物理場(chǎng)耦合。

用戶(hù)界面

界面單薄。

優(yōu)缺點(diǎn)總結(jié)

后處理豐富；

電子器件庫(kù)單一；

通用求解器功能有限；

網(wǎng)格質(zhì)量難控制；

不可自動(dòng)優(yōu)化設(shè)計(jì)；

不可直接讀入PCB模型；

3、6SigmaET

6SigmaET英國(guó)FutureFacilities公司專(zhuān)門(mén)為數(shù)據(jù)中心和電子設(shè)備設(shè)計(jì)的電子系統(tǒng)散熱分析工具。

特點(diǎn)分析：

網(wǎng)格技術(shù)

笛卡爾結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格；

非連續(xù)嵌入網(wǎng)格技術(shù)和CutCell網(wǎng)格切割技術(shù)；

不支持多層網(wǎng)格嵌套與局部加密；

同等條件下網(wǎng)格數(shù)量多，占用的內(nèi)存和CPU資源少。

模型庫(kù)

智能型模型對(duì)象：包括PCB、ChipSockets、Resistors、Capacitors、Card、Drivebays及溫度控制的風(fēng)扇（軸流式及離心式）。

CAD接口

允許輸入STL格式3D圖檔。

DA接口

支持IDF格式讀入。

求解器

執(zhí)行Multi‐grid計(jì)算核心。

瞬態(tài)計(jì)算

時(shí)間步長(zhǎng)是固定的，用戶(hù)不能改變其值。

后處理

云圖、等值面圖、矢量圖、跡線(xiàn)圖、動(dòng)畫(huà)、溫度梯度。

自動(dòng)優(yōu)化功能

無(wú)優(yōu)化功能模塊。

仿真測(cè)試一體化接口

不具備與測(cè)試硬件的聯(lián)合功能。

多物理場(chǎng)耦合

不具備該多場(chǎng)耦合功能。

用戶(hù)界面

友好的GUI使用界面；

單一窗口中就可完成所有模型的構(gòu)建及參數(shù)設(shè)定，模型樹(shù)清楚呈現(xiàn)對(duì)象之間的關(guān)系。

優(yōu)缺點(diǎn)總結(jié)

后處理豐富；

求解器功能單一；

網(wǎng)格數(shù)量難以控制；

不可自動(dòng)優(yōu)化設(shè)計(jì)；

PCB模型導(dǎo)入處理工作量大。

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