Nový standard pro simulaci chlazení elektroniky

Společnost Siemens Digital Industries Software představila nový průmyslový standard JEP181 [1]. Jedná se o neutrální soubor založený na formátu XML od organizace JEDEC Solid State Technology Association, která je globálním lídrem ve vývoji standardů pro mikroelektronický průmysl. JEP181 vznikl s cílem zjednodušit sdílení dat termálních modelů mezi dodavateli a koncovými uživateli prostřednictvím jednoho souboru dat ve formátu ECXML (Electronics Cooling eXtensible Markup Language). Standard vznikl na základě iniciativy společnosti Siemens.

JEP181 byl vytvořen pro potřeby výrobců elektroniky. S tím, jak se stále více používají výkonné procesory, které umožňují vnášet do obvodů vyšší výkony a více funkcí, vyvstává potřeba řešit odvod tepla a další navazující úkoly tak, aby bylo možné úspěšně zvládnout náročné návrhy elektronických výrobků příští generace. Pokročilé možnosti simulačních nástrojů zaměřených na chlazení umožňují tvorbu velmi přesných termálních modelů navrhovaných výrobků. Neexistuje však jednotný formát pro výměnu simulačních dat mezi jednotlivými návrháři – výsledkem je častá duplicita simulací i dalších úkonů, při kterých může docházet ke vzniku chyb.

Nový standard JEDEC JEP181, který byl navržen výborem JEDEC JC15, zjednodušuje výměnu simulačních dat. S tímto univerzálním standardem mohou výrobci elektroniky výrazně zrychlit simulace a potvrdit své termální modely.

Dostupnost dat termálních modelů a možnost jejich sdílení s ostatními jsou klíčové faktory pro úspěšné termální simulace v průběhu vývoje výrobku. Nespočet hodin strávených při vyhledávání potřebných dat z katalogových listů součástek může být nyní nahrazeno načtením 3D simulačních nástrojů od dodavatelů softwaru. Standard JEP181 je ideální pro vznikající technologie a trendy, jako jsou miniaturizace, 2.5D a 3D pouzdření polovodičů a 5G technologie, které vyžadují zvýšený odvod tepla.

Společnost Siemens přispěla ke vzniku tohoto nového standardu významnou měrou [3]. Nový formát dat založený na XML označený jako ECXML vyvinula už v roce 2015 pro potřeby některých svých zákazníků. V průběhu doby se ukázalo, že se jedná o formát, který zřejmě nejlépe odpovídá potřebám výměny dat modelů mezi dodavateli softwaru.

Více informací o tomto standardu je uvedeno na webových stránkách asociace JEDEC [2], kde je možné jeho specifikaci zdarma stáhnout. Detailnější vysvětlení formátu ECXML i standardu JEDEC JEP181 je pak uvedeno v blogu [4].

Simcenter FloTherm XT pro simulaci chlazení elektroniky

V souvislosti s novým standardem JEP181 a podílem společnosti Siemens na jeho vzniku je vhodné připomenout i software Simcenter FloTherm XT pro simulaci přenosu tepla v elektronice. Tento software se dostal do portfolia společnosti Siemens s převzetím firmy Mentor Graphics. Zájemci o vyzkoušení simulačních možností tohoto programu si ho mohou po dobu 30 dnů zdarma vyzkoušet na cloudu [5]. Program již umožňuje načítat data modelů ve formátu XML definovaném v novém standardu JEP181.

Simcenter FloTherm XT je samostatný CFD program určený pro chlazení elektronických systémů, od počátečního návrhu až po optimalizaci. Uživatel může zjišťovat teplotní poměry součástek, desky plošných spojů i celého zařízení, optimalizovat typ, tvar a přesné rozměry chladičů, umístění DPS v krytu, stejně jako prověřit způsob proudění vzduchu, navrhované chladicí ventilátory, rozměry, umístění a velikost větracích otvorů atd.

Import geometrie desky plošných spojů lze dovést až na úroveň vlastních plošných spojů – to umožňuje modelovat vznik a šíření tepla v plošných spojích zadáním protékajícího proudu. Umožňuje také modelovat joulové ztráty, vedení tepla na chladicích plochách včetně DPS atd.

Kromě různých modelů v knihovně umožňuje program vytvářet i modely vlastní. K optimalizaci teplotních poměrů elektronického zařízení je možné využít parametrické zadávání hodnot geometrie i dalších atributů, např. materiálu. Uživatel může také nastavit určitý počet případových studií s různými hodnotami, aby rychle získal nejlepší možné řešení.

Do programu lze načíst navrženou desku plošných spojů i mechanické objekty z ECAD a MCAD programů. Protože je navržen speciálně pro potřeby chlazení elektroniky, je v simulaci velmi rychlý.

Odkazy:

[1] www.plm.automation.siemens.com/global/en/our-story/newsroom/new-jedec-for-electronics-cooling-simulation/98778

[2] www.jedec.org/standards-documents/docs/jep181

[3] https://blogs.sw.siemens.com/simcenter/thermal-standards-themeasure-of-an-industrys-maturity

[4] https://blogs.sw.siemens.com/simcenter/ecxml-jedec-jep181-thermal/

[5] https://trials.sw.siemens.com/simcenter-flotherm-xt/