Análise multifísica do chip ao sistema

A simulação multifísica é o processo de métodos computacionais para modelar e analisar um sistema para compreender sua resposta a diferentes interações físicas, como transferência de calor, campos eletromagnéticos e estruturas mecânicas. Usando esta técnica, os projetistas podem gerar modelos baseados na física e analisar o comportamento do sistema como um todo.

Os fenômenos multifísicos desempenham um papel fundamental no projeto de qualquer dispositivo eletrônico. No mundo real, a maioria dos dispositivos que usamos no dia a dia consiste em eletrônicos. Esses dispositivos são compostos por chips, fios, antenas, invólucros e muitos outros componentes responsáveis ​​pela operação e execução final do produto. Os fenômenos físicos acontecem não apenas dentro de um dispositivo eletrônico, mas também impactam dispositivos próximos. Portanto, é importante considerar os efeitos das interações físicas entre o chip e o sistema e o ambiente circundante.

Métodos alternativos e suas deficiências

Compreender o comportamento elétrico de qualquer dispositivo ou sistema não é suficiente. Os projetistas também precisam considerar os aspectos multifísicos, como estresse/empenamento térmico, mecânico e efeitos eletromagnéticos. Os projetistas podem usar diferentes maneiras de compreender o comportamento multifísico do sistema em diferentes níveis.

Os engenheiros podem simular cada fenômeno físico separadamente e integrar os resultados para compreender o comportamento cumulativo. Esta abordagem é demorada e propensa a erros, e não permite uma análise abrangente das interações entre diferentes campos físicos. Por exemplo, variações de temperatura em um pacote IC de múltiplas matrizes podem induzir estresse mecânico e mecânico pode impactar o comportamento eletromagnético do sistema. Tudo está correlacionado; portanto, é necessária uma solução multifísica abrangente para simular a física de todo o sistema.

Para atingir metas de alto desempenho e velocidade, os projetistas de chips estão adotando sistemas multi-die, como arquiteturas 2.5D/3D-IC. O número de vetores a serem simulados nesses sistemas chega a milhões. As ferramentas convencionais de projeto de IC não conseguem lidar com essa explosão de dados, então os projetistas de chips consideraram um conjunto limitado de dados para analisar o comportamento multifísico do sistema. Esta abordagem pode funcionar se o sistema não for de alta velocidade e não for utilizado em condições críticas, mas definitivamente não é aplicável aos sistemas de alta velocidade atuais, onde a confiabilidade e a robustez são os principais requisitos.

A Ansys fornece uma solução multifísica completa e abrangente que pode facilmente resolver milhões de vetores para analisar minuciosamente a multifísica de todo o sistema-pacote de chips-sistema.

Vantagens da simulação multifísica do chip ao sistema

A simulação multifísica abrangente é um método poderoso que permite aos projetistas prever e otimizar com precisão o comportamento de sistemas complexos em todos os níveis, incluindo chip, pacote e sistema. A simulação multifísica tem muitas vantagens, mas algumas das vantagens mais importantes são:

1. Confiabilidade Aprimorada: Métodos abrangentes de simulação multifísica analisam a física de cada componente complexo do sistema e também consideram as interações entre diferentes domínios físicos. Esta técnica fornece resultados mais precisos que garantem a confiabilidade do sistema. A Ansys oferece uma ampla gama de soluções multifísicas que permitem aos projetistas analisar a multifísica em todos os níveis, chip, pacote, sistema e ambiente circundante.
2. Performance melhorada: As soluções multifísicas fornecem informações sobre os diferentes domínios da física, suas interações e seu impacto na integridade do sistema. Conhecendo a resposta do projeto aos parâmetros térmicos e mecânicos, juntamente com o comportamento elétrico, os projetistas podem tomar uma decisão informada e modificar o projeto para alcançar o desempenho desejado. Em um pacote 3D-IC, a solução 3D-IC da Ansys fornece uma visão clara sobre o fornecimento de energia, variações de temperatura e estresse/deformação mecânica em torno dos chips e do intermediário, permitindo que os projetistas ofereçam maior desempenho.
3. Flexibilidade de projeto: Os designers podem explorar uma ampla gama de opções e compensações de design. Ele permite que os projetistas tomem decisões com base no rendimento, no custo e no tempo total do projeto. Por exemplo, em um pacote 3D-IC, os projetistas podem escolher os chips com base na funcionalidade, custo e desempenho. A simulação multifísica permite essa flexibilidade sem custo extra.
4. Custo reduzido: Ele permite que os designers identifiquem possíveis problemas de design no início do processo de desenvolvimento, reduzindo a necessidade de protótipos físicos e diminuindo os custos de desenvolvimento. Usando a simulação, você também pode equilibrar os custos da lista de materiais e o desempenho esperado.
5. Consumo de energia reduzido: Um sistema consiste em várias partes e cada parte pode ter requisitos de energia diferentes. Através da simulação multifísica, os projetistas podem estimar o consumo de energia em cada parte do sistema e otimizar a rede de distribuição de energia.

Ansys oferece poderosos recursos de simulação que podem ajudar os projetistas a otimizar o desempenho, a confiabilidade e a eficiência de seus produtos, desde o chip até o nível do sistema. Ao usar as soluções Multiphysics da Ansys, os designers podem tomar decisões de projeto informadas durante o projeto.

Saiba mais sobre as ferramentas de simulação multifísica da Ansys aqui:

Ansys Redhawk-SC | Software de simulação eletrotérmica IC

Alta Tecnologia: Inovação à Velocidade da Luz | Artigo técnico da Ansys

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• Fonte: https://semiwiki.com/eda/ansys-inc/327195-multiphysics-analysis-from-chip-to-system/