FloTHERM的Die-Level热仿真（1）

半导体最近是一个热门话题，成为了显学。

半导体芯片55%以上的失效是因为过热造成的，此热是真热，不是热门话题的热 -:)。预测Die的结温是任何一个电子散热仿真软件的重要功能之一。好的热设计可以确保结温不会超过封装厂家的限制条件。

结温Junction Temperature是器件寿命评估的引导指针。随着设计冗余越来越小，器件要想达到寿命预期，就需要更加准确的结温预测。而准确的结温预测基于高保真的器件热阻模型，同时也要结合器件在PCB板上或系统中工作时的结温准确预估

FloTHERM.PACK有多种模型来支持在FloTHERM中做结温预测，最简单的是双热阻模型，也就是用一个热阻值来表征结到封装顶层的热流，用另外一个热阻值表征到封装底部的热流。阶梯热阻模型也是类似的，只用两个链接来表征结到外部环境的热流，只不过内含更多的内部热阻与热容值而已。更高级的是称之为DELPHI模型，是上个世纪九十年代由欧洲基金赞助的项目，如今在行业中广泛应用。

最高保真度的模型是详细模型，用合理的热况真实性和芯片封装的内部结构来再现热特性。

当然，模型档次越高，计算的复杂程度与成本越高，在开发过程中需要取舍。比如在概念设计阶段，很少用详细模型，因为这个阶段缺少版图的信息。类似地，在后来的包含了重要发热器件详细信息的板级设计时用简单的块模型是不能带来准确的仿真结果的。所有这些不同角度的模型需要在一起迭代才能保真。

为了得到最准确的仿真结果，详细模型是必须用到的。模型的准确性是建立在准确的数据基础上的，但很多数据是很难获取的，比如一些材料的热特性与封装里粘结层的厚度。

高版本的FloTHERM能帮助热工程师克服这些困难，实现On-Die Temperature Variation，以器件供应商所特别标注的最大允许结温为指针，来实现下面几个方面的应用

·       评估器件寿命

·       尝试多种设计途径

·       在设计流程中做出方案的取舍

·       以Smart Part的方式导入Die的功率图谱

·       与Simcenter/MAD T3STER进行热阻详细模型校核，实现数字双胞胎（Digital Twin）。

最新版的FloTHERM还引入了BCIROM边界条件无关的降阶模型，既有了详细模型的保真度，又大大降低了计算的复杂性，是“颜值”与“内涵”完美统一，欲知详情，请看下回分解。