Multiphysik-Analyse vom Chip zum System

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Multiphysik-Simulation ist der Prozess rechnerischer Methoden zur Modellierung und Analyse eines Systems, um seine Reaktion auf verschiedene physikalische Wechselwirkungen wie Wärmeübertragung, elektromagnetische Felder und mechanische Strukturen zu verstehen. Mithilfe dieser Technik können Designer physikbasierte Modelle erstellen und das Verhalten des Systems als Ganzes analysieren.

Multiphysik-Phänomene spielen bei der Entwicklung elektronischer Geräte eine Schlüsselrolle. In der realen Welt bestehen die meisten Geräte, die wir in unserem täglichen Leben verwenden, aus Elektronik. Diese Geräte bestehen aus Chips, Drähten, Antennen, Gehäusen und vielen anderen Komponenten, die für den endgültigen Betrieb und die Ausführung des Produkts verantwortlich sind. Die physikalischen Phänomene treten nicht nur innerhalb eines elektronischen Geräts auf, sondern wirken sich auch auf Geräte in der Nähe aus. Daher ist es wichtig, die Auswirkungen physikalischer Interaktionen vom Chip zum System und der Umgebung zu berücksichtigen.

Alternative Methoden und ihre Mängel

Es reicht nicht aus, das elektrische Verhalten eines Geräts oder Systems zu verstehen. Designer müssen auch die Multiphysik-Aspekte wie thermische, mechanische Spannung/Verzug und elektromagnetische Effekte berücksichtigen. Designer können unterschiedliche Methoden verwenden, um das Multiphysik-Verhalten des Systems auf verschiedenen Ebenen zu verstehen.

Ingenieure können jedes physikalische Phänomen einzeln simulieren und die Ergebnisse integrieren, um das kumulative Verhalten zu verstehen. Dieser Ansatz ist zeitaufwändig und fehleranfällig und ermöglicht keine umfassende Analyse der Wechselwirkungen zwischen verschiedenen physikalischen Feldern. Beispielsweise können Temperaturschwankungen in einem IC-Gehäuse mit mehreren Chips mechanische Belastungen hervorrufen und mechanische Auswirkungen auf das elektromagnetische Verhalten des Systems haben. Alles hängt miteinander zusammen; Daher ist eine umfassende Multiphysik-Lösung zur Simulation der Physik des gesamten Systems erforderlich.

Um hohe Leistungs- und Geschwindigkeitsziele zu erreichen, setzen Chipentwickler auf Multi-Chip-Systeme wie 2.5D/3D-IC-Architekturen. Die Zahl der in diesen Systemen zu simulierenden Vektoren hat Millionen erreicht. Herkömmliche IC-Designtools können diese Datenexplosion nicht bewältigen, daher haben Chipdesigner einen begrenzten Datensatz in Betracht gezogen, um das Multiphysik-Verhalten des Systems zu analysieren. Dieser Ansatz könnte funktionieren, wenn das System kein Hochgeschwindigkeitssystem ist und nicht unter kritischen Bedingungen verwendet wird. Für heutige Hochgeschwindigkeitssysteme, bei denen Zuverlässigkeit und Robustheit die Hauptanforderungen sind, ist er jedoch definitiv nicht anwendbar.

Multiphysik-Analyse vom Chip zum System

Ansys bietet eine umfassende Multiphysik-Lösung, die problemlos Millionen von Vektoren lösen kann, um die Multiphysik des gesamten Systems – Chip-Paket-System – gründlich zu analysieren.

Vorteile der Multiphysik-Simulation vom Chip bis zum System

Die umfassende Multiphysik-Simulation ist eine leistungsstarke Methode, die es Designern ermöglicht, das Verhalten komplexer Systeme auf allen Ebenen, einschließlich Chip, Gehäuse und System, genau vorherzusagen und zu optimieren. Die Multiphysik-Simulation hat viele Vorteile, aber einige der hervorstechendsten Vorteile sind:

Verbesserte Zuverlässigkeit: Umfassende Multiphysics-Simulationsmethoden analysieren die Physik jeder komplexen Komponente im System und berücksichtigen auch die Wechselwirkungen zwischen verschiedenen physikalischen Domänen. Diese Technik liefert genauere Ergebnisse, die die Zuverlässigkeit des Systems gewährleisten. Ansys bietet eine breite Palette von Multiphysik-Lösungen, die es Designern ermöglichen, die Multiphysik auf allen Ebenen, Chip, Gehäuse, System und Umgebung zu analysieren.
Verbesserte Leistung: Multiphysik-Lösungen geben Einblick in die verschiedenen physikalischen Bereiche, ihre Wechselwirkungen und ihre Auswirkungen auf die Integrität des Systems. Durch die Kenntnis der Reaktion des Designs auf die thermischen und mechanischen Parameter sowie das elektrische Verhalten können Designer eine fundierte Entscheidung treffen und das Design ändern, um die gewünschte Leistung zu erzielen. In einem 3D-IC-Paket bietet die 3D-IC-Lösung von Ansys einen klaren Einblick in die Leistungsabgabe, Temperaturschwankungen und mechanische Spannung/Verzug rund um Chiplets und Interposer, sodass Designer eine höhere Leistung erzielen können.
Designflexibilität: Designer können eine breite Palette von Designoptionen und Kompromissen erkunden. Es ermöglicht Designern, Entscheidungen auf der Grundlage von Ertrag, Kosten und Gesamtdesignzeit zu treffen. Beispielsweise können Designer in einem 3D-IC-Gehäuse die Chiplets basierend auf Funktionalität, Kosten und Leistung auswählen. Die Multiphysik-Simulation ermöglicht diese Flexibilität ohne zusätzliche Kosten.
Reduzierte Kosten: Es ermöglicht Designern, potenzielle Designprobleme frühzeitig im Entwicklungsprozess zu erkennen, wodurch der Bedarf an physischen Prototypen reduziert und die Entwicklungskosten gesenkt werden. Mithilfe der Simulation können Sie auch einen Kompromiss zwischen den Stücklistenkosten und der erwarteten Leistung erzielen.
Reduzierter Stromverbrauch: Ein System besteht aus mehreren Teilen und jeder Teil kann unterschiedliche Leistungsanforderungen haben. Mithilfe der Multiphysik-Simulation können die Designer den Stromverbrauch in jedem Teil des Systems abschätzen und das Stromversorgungsnetzwerk optimieren.

Ansys bietet leistungsstarke Simulationsfunktionen, die Entwicklern dabei helfen können, die Leistung, Zuverlässigkeit und Effizienz ihrer Produkte von der Chip- bis zur Systemebene zu optimieren. Durch den Einsatz von Multiphysics-Lösungen von Ansys können Designer während des Entwurfs fundierte Designentscheidungen treffen.

Erfahren Sie hier mehr über die Ansys Multiphysics Simulationstools:

Ansys Redhawk-SC | IC-Software zur elektrothermischen Simulation

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