比解算完整的3D詳細模型快40,000倍

與完整的3D詳細模型相比，沒有有效精度損失

適用于所有熱環(huán)境–用戶定義傳熱系數(shù)范圍

可以在很長的持續(xù)時間內進行瞬態(tài)仿真，例如汽車行使工況

支持多個熱源

BCI-ROM可生成為矩陣類型、用于電路仿真的電熱模型（VHDL-AMS格式）、用于系統(tǒng)仿真（FMU格式）的模型，甚至用于3D CFD的嵌入式BCI-ROM

從根據(jù)熱瞬態(tài)測試數(shù)據(jù)校準的詳細模型開始，可以實現(xiàn)最高精度

摘要

瞬態(tài)仿真在電子熱設計中可能是一個重大挑戰(zhàn)。現(xiàn)代電子設計需要考慮多個瞬態(tài)電源負載、各種電源控制策略和各種預期工作條件，這些都會影響性能和可靠性。

即使用最先進的3D計算流體力學(CFD)求解器進行熱分析，整個流程也非常耗時，無法探索所有可能性。在如今競爭激烈的環(huán)境中開發(fā)電子產(chǎn)品，為快速上市搶占市場，企業(yè)可謂分秒必爭。因此，巨大的時間壓力導致企業(yè)無法對設計空間進行全面的熱評估，這可能會給可靠性帶來風險。

準確預測溫度是一項必不可少的分析任務，用于確認產(chǎn)品未超過組件的溫度規(guī)格。這就要求設計進行細致考量，考慮最大溫度極限、空間溫度梯度、溫度變化率和溫度循環(huán)，這些因素都會通過各種損壞機制影響可靠性。準確預測時空溫度是關鍵。

Simcenter Flotherm軟件能夠提取邊界條件無關(BCI)降階模型(ROM)。這些BCI-ROM在所有情況下都能保持預測準確性，并且解算速度比CFD快幾個數(shù)量級，從而大大提高了工作效率。

元器件、子系統(tǒng)或系統(tǒng)幾何體的BCI-ROM可保持3D詳細模型的精度

Simcenter Flotherm降階建模技術

BCI-ROM 方法提供了提取熱電阻的替代方案——基于熱電容器的動態(tài)緊湊熱模型，該模型表面積的分割有限，通常僅適用于單個熱源封裝。Simcenter Flotherm的BCI-ROM技術在解算有任意數(shù)量熱源的線性傳導應用模型時，精度達到全3D傳導模型相同級別，但速度要高出40,000倍。

BCI-ROM技術是意大利米蘭理工大學Lorenzo Codecasa教授開創(chuàng)的快速新型集成電路熱分析仿真工具(FANTASTIC)方法的擴展。他的出版書籍通常描述了該方法并將其應用于幾個驗證示例。

Simcenter Flotherm BCI-ROM導出為矩陣、VHDL-AMS或FMU格式或嵌入式BCI-ROM

BCI-ROM(矩陣類型)的空間溫度響應與詳細模型的相同F(xiàn)ANTASTIC方法從數(shù)學角度來說保證了精確度。在提取BCI-ROM時，用戶可將所需精度設定為可接受的相對誤差。傳熱系數(shù)范圍也由用戶在提取時設置。BCI-ROM能以下列格式導出：

矩陣：用于在Matlab、GNU Octave等工具中求解，或使用Simcenter Flotherm附帶的命令行獨立求解器進行求解。

VHDL-AMS：用于電路仿真工具（如PartQuest Explore或Xpedition AMS）中的電熱建模。

FMU：用于通過支持FMI（功能模型接口）的工具進行的系統(tǒng)仿真，例如Simcenter Amesim軟件和Simcenter Flomaster軟件。

嵌入式BCI-ROM：用于3D熱CFD仿真。在保護IP敏感內部細節(jié)的同時，實現(xiàn)接近詳細封裝熱模型的準確性。

可模擬任意數(shù)量熱源的瞬態(tài)功率曲線，或環(huán)境條件的時間或空間變化，充分考慮到三維結構內熱流路徑的變化。只需幾分鐘即可模擬數(shù)小時的實際時間曲線。

BCI-ROM(矩陣格式)對復雜功率曲線的響應與詳細模型相同

電力電子（電氣化）應用

系統(tǒng)仿真工具（如Simcenter Amesim）通常用于對整車進行建模，包括電池、電機和傳動系統(tǒng)、電源控制單元（包括逆變器）以及連接的冷卻和控制系統(tǒng)。這種建模是利用虛擬工況來評估車輛性能和效率（用于續(xù)航里程預測）。通過生成FMU格式的功率模塊BCI-ROM，保留3D Simcenter Flotherm模型精度，可以將其嵌入到系統(tǒng)仿真模型中，從而可以更精確地評估關鍵功率半導體（包括IGBT或SiC MOSFET）的結溫。

此類仿真可用于：

預測是否超過最大溫度變化率或最高溫度

通過了解溫度循環(huán)來評估可靠性，或者通過使用雨流計數(shù)方法得出測試任務曲線，為功率半導體的壽命測試（功率循環(huán)）生成數(shù)據(jù)

Simcenter Amesim電動汽車模型中逆變器電源模塊的BCI-ROM（FMU格式）

電熱電路仿真應用

數(shù)字電子現(xiàn)代數(shù)字電子產(chǎn)品有復雜的有源電源管理策略，可以針對各種用例和環(huán)境條件進行測試。每個用例都有一組獨特的組件功率，甚至每個芯片都有特定的功率圖。仿真可以考慮組合使用案例，例如，使用手機打電話，之后播放視頻，然后使用衛(wèi)星導航應用程序，同時手機在車內充電。這些用例對系統(tǒng)的不同部分提出了不同的散熱要求。通過導入VHDL-AMS格式的BCI-ROM，PartQuest Explore和Xpedition AMS等電熱仿真器可以考慮功率和熱環(huán)境的變化，例如由于風扇轉速的變化。優(yōu)化控制邏輯，確保系統(tǒng)冷卻解決方案和主動冷卻策略相結合，帶來最佳的用戶體驗，通過降低時鐘頻率來最大限度地減少性能降額的需求，同時將元件結點、元件外殼和觸摸溫度維持在允許的范圍內。模擬電子若電子電路設計人員開發(fā)主要由連續(xù)（非開關）模擬電子設備組成的系統(tǒng)，VHDL-AMS中的BCI-ROM還提供改進的熱精度以增強電路仿真。BCI-ROM技術支持用于電路仿真的電子供應鏈

PartQuest Explore中的智能手機電路仿真，使用從Simcenter Flotherm生成的BCI-ROM（VHDL-AMS格式）熱模型

液冷電子系統(tǒng)應用

對于數(shù)據(jù)中心中的液冷服務器、機架式液冷航空電子設備和其他大型系統(tǒng)，使用快速求解的一維流體動力學系統(tǒng)仿真工具（如Simcenter Flomaster）頗具優(yōu)勢。這適用于組件選型、配置研究以及執(zhí)行長時間瞬態(tài)模擬，以評估運行方案和主動控制，確保高效冷卻。使用以FMU格式從Simcenter Flotherm導出的BCI-ROM，可以將三維電子冷卻熱分析的準確性帶入支持FMI標準的一維系統(tǒng)建模環(huán)境。Simcenter Flomaster 1D CFD系統(tǒng)仿真液體冷卻管道網(wǎng)絡模型，包含使用導入的BCI-ROM（FMU格式）建模的冷板冷卻PCB

嵌入式 BCI-ROM

嵌入式BCI-ROM技術能夠創(chuàng)建IC封裝的精確降階熱模型，這些模型可用于Simcenter Flotherm 3D CFD電子冷卻仿真，同時保護IP敏感信息。嵌入式BCI-ROM的精度非常接近從中提取它的詳細模型。重要的是，封裝的所有內部結構細節(jié)（尺寸和材料）都不存在，無法進行逆向工程。這消除了從半導體OEM到整個電子供應鏈共享準確熱模型的常見障礙。從線性傳導模型中提取嵌入式BCI-ROM期間，詳細模型中的數(shù)千個對象被簡化為單個3D智能部件對象。導入Simcenter Flotherm時，智能部件對象幾何包絡由與實體（例如，電路板安裝或放置在其上的散熱器）、周圍氣流以及輻射傳熱交互的面組成。創(chuàng)建嵌入式BCI-ROM時，可設置多個電源，然后在3D仿真中分配電源。在CFD系統(tǒng)仿真中，嵌入式BCI-ROM編創(chuàng)者定義的任何探針位置都會顯示內部溫度結果。表面溫度的結果也可以在3D仿真中查看。注意：Simcenter Flotherm BCI-ROM模塊僅用于生成嵌入式BCI-ROM（編創(chuàng)），但在Simcenter Flotherm中導入和使用模型不需要該模塊。嵌入式BCI-ROM提取，然后在Simcenter Flotherm中導入和使用嵌入式BCI-ROM精度優(yōu)于雙電阻(2R)和DELPHI型的詳細熱模型和緊湊熱模型。在驗證研究中，與詳細的熱模型結果相比，穩(wěn)態(tài)分析的精度通常可以達到5%以內的誤差，許多封裝類型的平均誤差可能不到1%。因此，嵌入式BCI-ROM模型提供的精度水平與標準DELPHI CTM模型方法相當或更高。與DELPHI和2R方法相比，嵌入式BCI-ROM的其他優(yōu)勢是具有多個電源的建模包并支持瞬態(tài)3D分析。