Simcenter FLOEFD BCI-ROM和Package Creator模块

Simcenter FLOEFD BCI-ROM和Package Creator模块

Simcenter FLOEFD BCI-ROM和Package Creator模块为电子系统热设计提供了高效的降阶建模与封装创建解决方案。BCI-ROM能快速生成高精度的紧凑热模型，而Package Creator则简化了芯片封装的几何构建。为确保这些模型能真实反映器件的热特性，其关键输入参数（如材料导热系数、界面热阻等）必须通过经仪器检定的热物性测试设备进行实测标定，从而保证仿真结果在实际应用中的可靠性，助力实现精准的热管理与产品优化。

Simcenter FLOEFD BCI-ROM和Package Creator模块为电子系统热设计提供了高效精准的解决方案。其中，BCI-ROM（边界条件独立降阶模型）通过计量校准技术将复杂三维热仿真数据精简为低阶响应模型，确保在不同边界条件下均保持高精度；而Package Creator模块则支持快速创建精确的封装几何模型，并与计量校准后的热参数无缝对接，实现从芯片级到系统级的热分析一致性。这两个模块协同工作，通过严格的计量校准流程，显著提升了热仿真的可靠性，助力工程师在早期设计阶段准确预测电子产品的热行为，优化散热方案，缩短产品开发周期。

优势

采用独立于边界条件的降阶模型(BCI-ROM)加速执行瞬态热仿真，同时采用Package Creator轻松创建电子封装热模型。

求解速度比完整的3D详细模型快40,000倍，且不折损精度

有效保持3D模型的高精度，广泛适用于各种热环境-用户指定传热系数范围

从3D分析中生成降阶电子热模型，旨在支持快速精准的独立解决方案，有利于行电热电路仿真或系统仿真建模

执行扩展瞬态热分析以评估任务曲线，例如功率电子车辆驾驶循环

可提供精确的电热电路仿真就绪模型，同时保护敏感的IP，为从半导体到电子供应链等各方面提供有力支持

通过Simcenter FLOEFD从完全校准的详细3D热模型生成BCI-ROM，进一步生成高精度降阶模型。该模型已依据来自Simcenter Micred T3STER测试硬件的热瞬态测量数据进行了自动校准

独立于边界条件的降阶模型(BCI-ROM)

瞬态热仿真在现代电子产品开发中相当热门，可用于评估不同功率负载的性能、验证控制策略，探索热特性的稳定性。现代电子设计需要考虑多个瞬态电源负载、各种电源控制策略和设备的各种预期工作条件。

BCI-ROM的空间温度响应与详细模型相同。

独立于边界条件的降阶模型(BCI-ROM)是从Simcenter FLOEFD 3D热模型生成的快速准确的降阶模型。它们在各种热环境中均可保持预测的高精度，求解速度提高了多个等级。

简洁的工作流支持将BCI-ROM导出为矩阵、SPICE子电路或VHDL-AMS模型。

设备离散计算模型是个必须求解的n个联立线性方程组。ROM提取过程旨在推导降阶r方程组，该方程组会在原始n方程集的指定容差范围内生成时空热结果。如果r<<n，则求解方程所需的计算资源和时间会大幅缩减。

BCI-ROM 对复杂功率曲线的响应与详细模型相同。

这种方法提供了提取热电阻的替代方案—基于热电容器的动态紧凑热模型，该模型的表面积分割有限，通常仅适用于单个热源封装。BCI-ROM技术在解算有任意数量热源的线性传导问题时，精度达到全3D传导模型相同级别，但速度要快得多。

FANTASTIC方法从数理上保证了精度。从Simcenter FLOEFD模型中提取BCI-ROM时，用户将所需的精度设置为可接受的相对误差，传热系数范围亦是如此。

BCI-ROM能以下列格式导出：

Matrices：用于在MathWorks MATLAB或GNU Octave等工具中求解

VHDL-AMS：用于电路仿真工具（如PartQuest Explore或Xpedition AMS）中的电热建模

FMU：用于通过支持FMI（功能模型接口）的工具执行系统仿真，例如Simcenter Amesim和Simcenter Flomaster

使用从Simcenter FLOEFD生成并以FMU格式导入的逆变器BCI-ROM的Simcenter Amesim车辆模型（右）。

应用示例包括：

功率电子和电气化：

在功率电子设备（例如电动汽车逆变器）中，存在用作固态开关的关键功率半导体元件，它们在运行期间发生热循环。瞬态热仿真对于预测给定任务曲线的结温周期和评估稳定性至关重要。充分利用从3DSimcenter FLOEFD热模型生成并以FMU格式导入的BCI-ROM，在系统仿真工具中执行的研究受益于高保真度的电子热建模精度。

数字电子学：

从智能手机到服务器之类的现代电子产品通常具有很高的处理要求，需要复杂的电源管理策略来保障性能的稳定性。除了对功率控制执行建模（例如降低处理器时钟频率以降低结温）之外，评估工作模式和功率变化的热响应是利好之举。具有复杂功率模式变化的长瞬态任务曲线的3D热仿真可能相当耗时。快速求解电路仿真工具通常仅使用组件和系统的简单R-C热表征，无法达到足够高的保真度。如今，使用从Simcenter FLOEFD生成并以VHDL-AMS格式导出的BCI-ROM模型，可以进行更高精度的电热电路仿真，以预测结温并全面评估产品性能。

以VHDL-AMS格式导出的BCI-ROM，用于汽车ADAS摄像头模块的PartQuest Explore电路仿真模型。

Package Creator

Simcenter FLOEFD Package Creator赋能您在几分钟内生成基于3D CAD几何体的清晰详细的电子封装热模型。

选择16种常见的芯片封装模板。

您可以通过基于分步式向导的界面，从常见的芯片封装系列列表中快速生成详细模型。可将其直接导入Simcenter FLOEFD，使用前无需清理。半导体公司和封装公司可以使用Package Creator（封装建模工具）为其客户创建模型，而系统集成商可以使用Package Creator创建封装的热模型，这些模型无法通过供应链获得。

支持的封装系列

边孔封装：

LQFP、TQFP、MQFP、SSOP、TSOP、TSSOP、SOP、QFN

球栅阵列：

FOWLP、引线键合PBGA、倒装芯片PBGA

切屑盘

功率分立器件封装：

薄型TO263、TO263、TO220、TO252

可进行详细的封装定义。

将带详细项目定义的封装导入Simcenter FLOEFD。image.png

PCB Generator在工程数据库中的双轴热导率定义。

基于向导的工作流

Package Creator基于向导的工作流程可帮助您创建封装–只需选择封装样式，输入名称、热功率和可选的裸片尺寸（如已知）即可。系统会自动为所有其他参数配置默认值，但您可以更改它们。

该向导可以访问构成所选封装系列结构的各种几何特征，例如裸片、键合线、裸片贴装等，这些特征可以按照不同的细化级别执行建模。例如，裸片可以是单个功率，也可以是指定为功率表格或从文件导入的功率图。

详细模型热校准

使用Simcenter Micred T3STER或Simcenter Micred Power Tester硬件进行热特性分析，可捕获封装IC和功率半导体模块的瞬态响应。使用Simcenter FLOEFD Package Creator生成的详细热模型可依据测量数据进行自动校准。这是通过自动调整模型参数来实现的，因此整体模型响应与被测封装的响应相匹配，从而确保瞬态结温精度超过99%。（参见Simcenter FLOEFD T3STER自动校准模块）

材料库

该模块还自带材料库，可以对其进行扩展。可以克隆和修改材料，或添加新材料。材料可以具有各向同性、双轴或正交各向异性导热系数，所有选项都支持通过表格定义的温度函数的导热系数，从而实现充分的灵活性。

PCB生成器

PCB发生器可用于获取双轴热导率值。通过分析和理解PCB的结构，我们可以推导出其热导率，并且还能够获取构成PCB的特定导体和介电材料的性能参数。