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參數化/模組化工具崛起 熱模擬方法論大翻轉

文‧黃繼寬 發布日期:2017/04/27 關鍵字:熱分析EDA工具Cadence

電子產品的散熱設計,一直是工程開發團隊所面臨的主要挑戰。目前熱模擬與分析工具的效率不盡理想,對於一個複雜的系統常需要花上好幾天時間才能跑出一組特定參數設定的模擬結果,這使得產品開發者往往得被迫在還沒有做好完整模擬與測試的情況下,就將產品交付量產。如何提升熱分析跟模擬工具的效率,並且和整體產品設計流程緊密結合,是益華電腦(Cadence)目前正在努力的重點方向之一。

Cadence Sigrity產品工程架構師高俊德表示,系統級的散熱設計與熱模擬,向來都是設計工程師在產品開發和性能優化上的重要考量。現今電子系統中主要的發熱源,多在於各種功能複雜的晶片電路,由於系統跟晶片的尺寸差異極大,目前的熱模擬分析工具,很難面面俱到地涵蓋到每個環節。針對系統尺度所設計的熱模擬工具,並不適用於晶片等級的尺度,而適用於晶片尺度的分析工具,又很難應用在系統層級的熱模擬分析。

如果再考慮熱模擬所需的運算資源,則模擬分析的挑戰將變得更加艱鉅。傳統上對於龐大複雜的系統結構,熱模擬工具一貫地運用數值方法,把整個系統切割成許多細小的區塊,再進行整體的模擬運算。系統愈大愈龐雜,往往區塊必須愈細小,總數目也愈多。這不僅導致運算資源和效率上的沈重負荷,也意味著只要系統中出現某些小更動,整個模擬運算過程就要從頭來過。這是非常耗時又低效率的做法,跑完一次模擬往往要好幾天的時間。在產品開發週期被高度壓縮的今日,系統開發商往往沒有足夠的時間跑完所有可能遇到的情況,只能針對幾個典型的參數配置進行模擬。

高俊德表示,目前Cadence正在發展全新的方法論,來解決目前熱模擬分析所遇到的問題。其基本概念是將系統中每個電子元件的發熱特性予以參數化,從而建立系統級的熱模型網路。有別於傳統方法,熱模型網路是建構在高度的參數化、模組化的基礎上,同時具備可延展的特性,使得設計工程師可以輕易地將網路中的模組元件取代置換或重複使用,並對不同的系統組合進行模擬分析與性能優化。因此這種方法可以在幾分鐘內就得出傳統上要花好幾天才能得到的結果,且不失其準確性,進而讓產品開發團隊得以模擬產品可能遇到的最惡劣狀況,避免產品量產上市後發生問題。

由於這是全新的方法論,因此高俊德也不諱言,業界跟客戶最常提出的問題就是,這種新方法的準確度和可靠度如何?高俊德對此相當有信心,並表示目前Cadence的這套工具雖然還在測試階段,但已經和不少客户進行合作研發,未來將持續根據客戶的需求和回應,進一步修正強化此套工具的應用範圍和功能特性。

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