استمرارًا لموضوع الفيزياء المتعددة، تحدثت مؤخرًا مع Melika Roshandell (مديرة إدارة المنتجات في Cadence) حول التقارب المستمر بين MCAD وECAD. يجب أن تعلم أولاً أن ميليكا حاصلة على درجة الدكتوراه في الهندسة الميكانيكية وخلفية واسعة في الهندسة الحرارية في شركتي Broadcom وQualcomm، وكلها ذات صلة كبيرة بهذا الموضوع. كان أحد الاكتشافات المباشرة التي خلصت إليها من هذه المناقشة هو أن التحليل الحراري وتحسين الرقائق والأنظمة يتم التعامل معه عادة من قبل المهندسين الميكانيكيين الذين يعملون بشكل تعاوني مع فرق التصميم الكهربائي. يبدو الأمر منطقيًا، لكن هذا الاختلاف في الخبرة والتخصصات يمكن أن يتسبب في كثير من الأحيان في حدوث مطبات كبيرة في السرعة بين عناصر التصميم هذه، مما يؤدي إلى عدم الكفاءة في التنفيذ والتحسين. يهدف مئوية ستوديو إلى تسوية مطبات السرعة هذه.

هناك نكتة قديمة في الفيزياء. يطلب أحد مزارعي الألبان المساعدة من الجامعة المحلية لفهم سبب انخفاض إنتاج الحليب في مزرعته. بعد استضافة جولة في مزرعته، ومناقشات تفصيلية، والكثير من الدراسة في الجامعة، يتلقى رسالة من قسم الفيزياء النظرية. أخبروه أنهم وجدوا حلاً، لكنه لا ينجح إلا مع الأبقار الكروية الموجودة في الفراغ. النقطة المهمة هي أنه يجب على الفيزيائيين تبسيط المشكلة إلى حد كبير، مع إعطاء الأولوية لعنصر واحد فقط لإيجاد حل تحليلي.

لا يعاني التحليل الرقمي المعتمد على الكمبيوتر من هذا القيد، حيث يتخلى عن الإجابات الدقيقة للحصول على إجابات تقريبية مهما كانت الدقة المطلوبة. كما لا يقتصر أيضًا على النظر في التأثير الجسدي فقط في كل مرة. وهذا أيضًا لأنه في تصميم الرقاقة والنظام، تعد العوامل المادية المتعددة مهمة على جميع مستويات التصميم ولا يمكن فصلها بدقة.

النشاط الكهربائي يولد الحرارة بشكل لا مفر منه (القانون الثاني للديناميكا الحرارية): في الترانزستور، كتلة من المنطق، شريحة/شريحة، حزمة، على لوحة وفي الرف. يتم توليد الحرارة محليًا في مناطق الاستخدام النشط مما قد يؤدي إلى سلوك غير صحيح أو أضرار مادية إذا لم يتم تبديدها بشكل فعال. تتمثل إحدى طرق تقليل التسخين في خفض سرعات الساعة حتى يتم تبريدها بدرجة كافية ولكن هذا التخفيض يضر أيضًا بالأداء. للحصول على التشغيل الأمثل، يجب أن يتم تبديد الحرارة الناتجة عن النشاط الكهربائي (الديناميكي والتسرب) بشكل سلبي (الانتشار الحراري والإشعاع والحمل الحراري) و/أو بشكل فعال (الهواء القسري أو التبريد السائل). يجب تحليل أنواع متعددة من الفيزياء معًا.

هناك اعتبار مهم آخر وهو ميل الهياكل إلى الالتواء تحت الحرارة. يتم تصنيع الرقائق/الشرائح الصغيرة باستخدام طبقات متعددة من المواد، ولكل منها خصائص تمدد حراري مختلفة. توضع الشرائح الصغيرة فوق المتداخلين والطبقات الأخرى، داخل حزمة موضوعة فوق لوحة PCB متعددة الطبقات، وما إلى ذلك - المزيد من المواد المختلفة بمعاملات تمدد مختلفة. عندما تتوسع طبقتان (أو أكثر) متصلتان تحت التسخين، فإن إحداهما تتوسع أكثر من الأخرى. إذا كان هذا التوسع التفاضلي كبيرًا بدرجة كافية فإن الهيكل سوف يتشوه. وهذا يضيف ضغطًا على التوصيلات الكهربائية بين الطبقات التي يمكن أن تنكسر وتنفصل. المشاكل من هذا النوع لا تشفى ذاتياً بعد التبريد؛ الطريقة الوحيدة لإصلاح هاتفك في حالة انقطاع الاتصالات هي الحصول على هاتف جديد. هناك حاجة إلى مزيد من التحليل للفيزياء المتعددة.

هناك تجعد آخر يجعل مشكلة الإدارة الحرارية أكثر تعقيدًا. يجب أن يعمل كل هذا التحليل عبر نطاق واسع جدًا، بدءًا من عشرات الميكرونات في تصميم الدائرة المتكاملة، إلى عشرات السنتيمترات على اللوحة، وحتى نطاقات مترية في الحامل. يمكن توليد الحرارة على جميع المستويات، ويجب أن يكون التبريد فعالاً على جميع المستويات. يجب أيضًا إجراء تحليل الفيزياء المتعددة على نطاقات متعددة.

يدمج برنامج Celusia Studio التحليل الحراري ورؤى التنفيذ من Innovus للدوائر الرقمية، وVirtuoso للدوائر المخصصة/التناظرية، وIntegrity لـ 3D-ICs، وAWR لدوائر الموجات الدقيقة، وAllegro لتصميم اللوحة. توجه هذه الأفكار تحليل الطاقة الحرارية والإجهاد بشكل عام جنبًا إلى جنب مع إستراتيجيات تقليل الحرارة، وتحسين المواضع، والوضع الحراري ومستشعر درجة الحرارة.

يتم إنجاز النمذجة الحرارية والضغطية من خلال تحليل العناصر المحدودة (FEA)، مع شبكات مصممة لدعم الدقة اللازمة بدءًا من الهياكل ذات الحبيبات الدقيقة إلى الهياكل ذات الحبيبات الخشنة عبر هذا النطاق الواسع. تم تصميم نموذج تبديد الحرارة من خلال الحمل الحراري و/أو من خلال التبريد النشط (المراوح، وما إلى ذلك) في Cadence Celcium EC Solver.

من الواضح أن هذا التحليل يتطلب نماذج MCAD التي يمكن إنشاؤها في الأداة أو يمكن استيرادها من العديد من تنسيقات MCAD الشائعة. يبدو الأمر سهلاً، ولكن تاريخيًا، وفقًا لمليكة، ساهمت الصعوبات في الاقتران بسلاسة بين MCAD وECAD بشكل كبير في مطبات السرعة تلك. في Celisus Studio، قام خبراء Cadence MCAD وECAD الداخليون بتقليل جهد الاستيراد من أيام إلى تأثير ضئيل على تدفق التحليل. وبالتالي، يتم توفير مسار مبسط لتحليل الحرارة والإجهاد والتبريد على اللوحات والحوامل.

هذا المسار المبسط يجعل التحليل داخل التصميم (IDA) اقتراحًا أكثر واقعية. من الواضح أن التبادلات السابقة بين الهندسة والهندسة الحرارية حدت من فرص التصميم المشترك/التحسين، وتميل إلى أفضل تقديرات التخمين لتوجيه الفرق الحرارية، يليها تدافع في النهاية للتوافق مع التحليلات النهائية من فرق الإلكترونيات. الآن مع أوقات تشغيل أسرع لاستيراد تحديثات النموذج الميكانيكي، يصبح التحسين المشترك من خلال التصميم ممكنًا، مما يقلل من مخاطر التدافع المتأخر وتغييرات الجدول الزمني/قائمة مكونات الصنف.

تسمح أوقات الدوران الأسرع أيضًا بالتحليل المدعوم بالذكاء الاصطناعي. سأخرج هنا على أحد الأطراف مع القليل من تكهناتي الخاصة. لتحليل/تحسين تصميم معقد يحتوي على العديد من المعلمات، يمكنك مسح هذه المعلمات على جميع الإعدادات والمجموعات الممكنة. ومع ذلك، فإن تعقيد عملية المسح يتوسع بشكل كبير مع إضافة المزيد من المعلمات. هناك مفهوم في تصميم التجارب يسمى مصفوفات التغطية وهو لقد كتبنا عنها في مدونة الابتكار، لتقليل عدد المجموعات التي يجب عليك مراعاتها بشكل كبير مع تقليل التغطية بشكل متواضع فقط. هناك مشكلة واحدة فقط - إن اكتشاف الخيارات الصحيحة للاختيار يتطلب الكثير من البراعة البشرية. يمكن أن يكون التعلم الآلي طريقة أخرى للوصول إلى هذا الهدف، عبر العديد من المعلمات.

لا أعرف ما إذا كانت هذه هي الطريقة الكامنة وراء الأمثلية أو أدوات أخرى من هذا النوع، لكنني أعتقد أن بعض التقنيات ذات الصلة قد تلعب دورًا. خاصة وأن هذه الطريقة يمكن تطبيقها على أي مشكلة، ميكانيكية أو إلكترونية، لاختيار مجموعة فرعية صغيرة يمكن التحكم فيها من نطاق مسح غير عملي، لتحقيق تغطية شبه مثالية في التحليل 😀

يمكنك قراءة المزيد عن استوديو مئوية هنا.

شارك هذا المنشور عبر:

• محتوى مدعوم من تحسين محركات البحث وتوزيع العلاقات العامة. تضخيم اليوم.
• PlatoData.Network Vertical Generative Ai. تمكين نفسك. الوصول هنا.
• أفلاطونايستريم. ذكاء Web3. تضخيم المعرفة. الوصول هنا.
• أفلاطون كربون، كلينتك ، الطاقة، بيئة، شمسي، إدارة المخلفات. الوصول هنا.
• أفلاطون هيلث. التكنولوجيا الحيوية وذكاء التجارب السريرية. الوصول هنا.
• المصدر https://semiwiki.com/artificial-intelligence/341997-cadence-debuts-celsius-studio-for-in-design-thermal-optimization/