作者: Veena Parthan, Cadence 編譯: Chen Yun, Graser
考慮到電子產品的尺寸和電池壽命，我們從過去到現在已經取得了長足的進步。以手機為例：Motorola 設計的第一款便攜式手機只能使用 30 分鐘或更短時間，而重量卻高達 3 磅。出於顯而易見的原因，這些手機被稱為「磚塊」。時至今日，許多智能手機比個人電腦更快、更強大。而電子產品的小型化以及對高功率密度的需求增加了電子冷卻的巨大壓力。 電子冷卻技術自 1960 年代就已經存在，但隨著客戶對高功率電子產品的渴望，新的熱管理技術成為滿足這些需求的先決條件。
回顧過去
CFD 用於電子冷卻的技術僅在 80 年代後期才開始，大約是 30 年後 CFD 才在空氣動力學應用中佔有一席之地。在 CFD 研究中，Unix 是第一個用於電子冷卻的工作站，為了使用這個平台，熱工程師絕對有必要對流體動力學和傳熱有一個核心的了解。以綠色和黑色線框佈置的幾何圖形可能需要數天甚至數週的時間來構建。每個幾何體都將表示為一組僅由矩形塊和三角柱組成的長方體。在那些日子裡，一個 20,000 個單元格的網格需要數週的數字運算，在所有這些計算之後，解決方案很可能會出現分歧。
隨著時間的推移，出現了一些變化，包括對圖形界面、MCAD 和 ECAD 導入的改進，並且計算時間顯著減少。但 CFD 解決方案的幾何建模和離散化方面仍然停滯不前，並且在過去十年中沒有任何重大進展。當僅解決或改進特定應用程式的某些方面時，增長曲線通常會下降，並且這些增強功能不適合原始系統。
用 Cadence Celsius EC 求解器解釋現今
從零開始，關於 Cadence Celsius EC Solver 徹底改變了電子熱領域。 該軟體已經變得智能化。 Celsius EC Solver 沒有依賴工程師，工程師需要將通用長方體的集合正確地形成為要建模的項目並獲得正確的網格化，Celsius EC Solver 則具有用於特定功能的特定項目。 例如，它知道散熱器是帶鰭片的，導電固體需要氣流才能充分冷卻，並且傳感器控制風扇和 PCB 的層面、走線和銅百分比，而不管使用的單位是什麼。
網格化是自動和智能地執行的，而不僅僅是關鍵點。 它是一個智能生成的網格，反映了數十年的行業經驗，可以精確捕捉物理和幾何形狀。 它還針對您的模型和計算機的計算能力進行了優化。 快速、分佈式記憶體、平行處理算法可以使用低成本的多核和多處理器電腦系統來減少計算時間。 具有超過 100,000,000 個網格單元的模型只不過是通宵運行。
從 1989 年的角度來看，當前技術的發展與 CFD 在電子冷卻領域的發展一樣具有革命性。 在大多數情況下，執行熱分析所需的時間已大大減少至少一半。 但真正的革命是將這些新的時間節省與熱工程師不再需要成為專家這一事實相結合。透過利用 MCAD 和 ECAD 數據並使用智能軟體，才可以有效地分析大多數問題。 這並不意味著不再需要熱工程師或任何人都可以進行熱設計。 使用 CFD 進行熱分析是一項仍然需要工程頭腦的知識、培訓和專業知識的技能。
定義未來
我們今天所做的有望定義我們的未來！ 美國能源部提出了一種使用發光二極體 (LED) 的新冷卻技術。 當 LED 中的電流沿與正常方向相反的方向流動時，光子密度會下降。 該團隊開展的這項工作有望推動奈米光子冷卻的發展。 這種冷卻方式為未來的片上冷卻提供了絕佳的機會。
Cadence Celsius EC Solver 技術 （前身為 Future Facilities 的 6SigmaET）專為電子系統設計人員能夠快速準確地解決當今最具挑戰性的熱/電子冷卻管理問題而設計。Celsius EC 求解器利用強大的計算引擎和網格劃分技術，使設計人員能夠對複雜設計進行建模和分析，不僅可以降低產品故障的風險，還可以優化熱解決方案以最大限度地提高性能。
即使是最複雜的電子系統，Celsius EC Solver 也能分析流體流動和熱傳遞。該軟體使用專有的多級非結構化 (MLUS) 網格劃分技術求解對流、傳導和輻射。它可以分析電子組件和外殼中的氣流、溫度和熱傳遞。求解器可以求解自然對流、強制對流、太陽能加熱和液體冷卻。
想了解更多關於 Celsius EC Solver 技術資訊，歡迎聯繫 Cadence 台灣官方代理商 Graser 映陽科技 團隊。
