Συνεχίζοντας το θέμα της πολυφυσικής, μίλησα πρόσφατα με τη Melika Roshandell (Product Management Director στο Cadence) σχετικά με τη συνεχιζόμενη σύγκλιση μεταξύ MCAD και ECAD. Θα πρέπει πρώτα να γνωρίζετε ότι η Melika έχει διδακτορικό στη μηχανολογία και εκτεταμένο υπόβαθρο στη θερμική μηχανική στην Broadcom και την Qualcomm, όλα πολύ σχετικά με αυτό το θέμα. Μια άμεση αποκάλυψη από αυτή τη συζήτηση για μένα ήταν ότι η θερμική ανάλυση και βελτιστοποίηση για τσιπ και συστήματα γίνεται συνήθως από μηχανολόγους μηχανικούς που συνεργάζονται με τις ομάδες ηλεκτρολογικού σχεδιασμού. Είναι λογικό, αλλά αυτή η διαφορά στην τεχνογνωσία και στους κλάδους μπορεί και συχνά προκαλεί σημαντικά προβλήματα ταχύτητας μεταξύ αυτών των στοιχείων σχεδίασης, οδηγώντας σε αναποτελεσματικότητα στην εκτέλεση και τη βελτιστοποίηση. Το Celsius Studio στοχεύει να εξομαλύνει αυτές τις ταχύτητες.
Υπάρχει ένα παλιό αστείο στη φυσική. Ένας γαλακτοπαραγωγός ζητά βοήθεια από το τοπικό πανεπιστήμιο για να καταλάβει γιατί έχει πέσει η παραγωγή γάλακτος στη φάρμα του. Αφού φιλοξενούσε μια ξενάγηση στο αγρόκτημά του, λεπτομερείς συζητήσεις και πολλή μελέτη στο πανεπιστήμιο, λαμβάνει μια επιστολή από το τμήμα θεωρητικής φυσικής. Του λένε ότι έχουν βρει μια λύση, αλλά λειτουργεί μόνο για σφαιρικές αγελάδες στο κενό. Το θέμα είναι ότι οι φυσικοί πρέπει να απλοποιήσουν πολύ ένα πρόβλημα, δίνοντας προτεραιότητα σε ένα μόνο στοιχείο για να βρουν μια αναλυτική λύση.
Η αριθμητική ανάλυση που βασίζεται σε υπολογιστή δεν υποφέρει από αυτόν τον περιορισμό, παραλείποντας τις ακριβείς απαντήσεις για κατά προσέγγιση απαντήσεις, αν και με οποιαδήποτε ακρίβεια απαιτείται. Επίσης, δεν περιορίζεται να λαμβάνεται υπόψη μόνο η φυσική επίδραση κάθε φορά. Κάτι που είναι εξίσου καλό γιατί στον σχεδιασμό τσιπ και συστήματος, πολλοί φυσικοί παράγοντες είναι σημαντικοί σε όλα τα επίπεδα σχεδιασμού και δεν μπορούν να διαχωριστούν σωστά.
Η ηλεκτρική δραστηριότητα αναπόφευκτα παράγει θερμότητα (δεύτερος νόμος της θερμοδυναμικής): σε ένα τρανζίστορ, ένα μπλοκ λογικής, ένα τσιπ/τσιπετ, ένα πακέτο, σε μια πλακέτα και σε ένα ράφι. Η θερμότητα παράγεται τοπικά σε περιοχές ενεργούς χρήσης που μπορεί να οδηγήσει σε εσφαλμένη συμπεριφορά ή σωματική βλάβη εάν δεν διαχέεται αποτελεσματικά. Ένας τρόπος για να μειώσετε τη θέρμανση είναι να μειώσετε τις ταχύτητες του ρολογιού μέχρι να κρυώσει επαρκώς, αλλά αυτή η μείωση υπονομεύει επίσης την απόδοση. Για βέλτιστη λειτουργία, η θερμότητα που παράγεται από την ηλεκτρική δραστηριότητα (δυναμική και διαρροή) πρέπει να διαχέεται παθητικά (θερμική διάχυση, ακτινοβολία και μεταφορά) ή/και ενεργά (αναγκαστική ψύξη αέρα ή υγρού). Πολλαπλοί τύποι φυσικής πρέπει να αναλυθούν μαζί.
Ένα άλλο σημαντικό στοιχείο είναι η τάση των κατασκευών να παραμορφώνονται υπό θέρμανση. Τα τσιπς/τσιπετς κατασκευάζονται με πολλαπλά στρώματα υλικών, το καθένα με διαφορετικές ιδιότητες θερμικής διαστολής. Τα τσιπετ κάθονται πάνω από παρεμβολείς και άλλα στρώματα, μέσα σε ένα πακέτο που βρίσκεται πάνω από ένα πολυστρωματικό PCB και ούτω καθεξής – περισσότερα διαφορετικά υλικά με διαφορετικούς συντελεστές διαστολής. Όταν δύο (ή περισσότερα) συνδεδεμένα στρώματα διαστέλλονται υπό θέρμανση, το ένα θα διαστέλλεται περισσότερο από το άλλο. Εάν αυτή η διαφορική επέκταση είναι αρκετά μεγάλη, η δομή θα παραμορφωθεί. Αυτό προσθέτει πίεση στις ηλεκτρικές συνδέσεις μεταξύ των στρωμάτων που μπορεί να σπάσουν και να αποσυνδεθούν. Προβλήματα αυτής της φύσης δεν αυτοθεραπεύονται μετά την ψύξη. ο μόνος τρόπος για να διορθώσετε το τηλέφωνό σας σε περίπτωση διακοπής των συνδέσεων είναι να αποκτήσετε ένα νέο τηλέφωνο. Απαιτείται περισσότερη πολυφυσική ανάλυση.
Μια ακόμη ρυτίδα κάνει το πρόβλημα της θερμικής διαχείρισης ακόμα πιο περίπλοκο. Όλη αυτή η ανάλυση πρέπει να λειτουργεί σε ένα εύρος πολύ ευρείας κλίμακας, από δεκάδες μικρά στη σχεδίαση IC, έως δεκάδες εκατοστά σε μια πλακέτα, έως εύρος μέτρων σε ένα ράφι. Η θερμότητα μπορεί να παραχθεί σε όλα τα επίπεδα και η ψύξη πρέπει να είναι αποτελεσματική σε όλα τα επίπεδα. Η πολυφυσική ανάλυση πρέπει επίσης να εκτελείται σε πολλαπλή κλίμακα.
Το Celsius Studio ενσωματώνει μαζί πληροφορίες θερμικής ανάλυσης και εφαρμογής από την Innovus για ψηφιακά κυκλώματα, το Virtuoso για προσαρμοσμένα/αναλογικά κυκλώματα, το Integrity για 3D-IC, το AWR για τα IC μικροκυμάτων και το Allegro για το σχεδιασμό πλακών. Αυτές οι πληροφορίες καθοδηγούν τη συνολική θερμική ανάλυση ισχύος και την ανάλυση καταπόνησης μαζί με στρατηγικές μείωσης θερμότητας, βελτιστοποίηση τοποθέτησης και τοποθέτηση αισθητήρα θερμικής μέσω και θερμοκρασίας.
Η θερμική μοντελοποίηση και η μοντελοποίηση τάσεων επιτυγχάνονται μέσω ανάλυσης πεπερασμένων στοιχείων (FEA), με πλέγματα σχεδιασμένα να υποστηρίζουν τις απαραίτητες ακρίβειες από λεπτόκοκκους έως χονδρόκοκκους δομές σε αυτό το ευρύ φάσμα κλίμακας. Η απαγωγή θερμότητας μέσω μεταφοράς ή/και μέσω ενεργού ψύξης (ανεμιστήρες, κ.λπ.) διαμορφώνεται στον Επίλυση Cadence Celsius EC.
Προφανώς, αυτή η ανάλυση απαιτεί μοντέλα MCAD που μπορούν να δημιουργηθούν στο εργαλείο ή να εισαχθούν από πολλές δημοφιλείς μορφές MCAD. Ακούγεται εύκολο, αλλά ιστορικά, σύμφωνα με τη Melika, οι δυσκολίες στην απρόσκοπτη σύζευξη MCAD και ECAD έχουν συμβάλει σημαντικά σε αυτές τις ταχύτητες. Στο Celsius Studio, οι ειδικοί του Cadence στο MCAD και του ECAD μείωσαν την προσπάθεια εισαγωγής από ημέρες σε αμελητέο αντίκτυπο στη ροή ανάλυσης. Παρέχοντας επομένως μια βελτιωμένη διαδρομή προς ανάλυση θερμικής, καταπόνησης και ψύξης σε σανίδες και σε ράφι.
Αυτή η βελτιωμένη διαδρομή κάνει την ανάλυση στο σχεδιασμό (IDA) μια πολύ πιο ρεαλιστική πρόταση. Προηγούμενες ανταλλαγές μεταξύ της μηχανικής και της θερμικής μηχανικής προφανώς περιόρισαν τις ευκαιρίες για συν-σχεδιασμό/βελτιστοποίηση, τείνοντας να μαντέψουν καλύτερα τις εκτιμήσεις για να καθοδηγήσουν τις θερμικές ομάδες που ακολουθήθηκε από έναν αγώνα στο τέλος για να ευθυγραμμιστούν με την τελική ανάλυση από τις ομάδες ηλεκτρονικών. Τώρα με ταχύτερους χρόνους στροφής για την εισαγωγή ενημερώσεων μηχανικών μοντέλων, η συν-βελτιστοποίηση μέσω του σχεδιασμού γίνεται εφικτή, μειώνοντας τον κίνδυνο καθυστερημένων ανακατώσεων και αλλαγών χρονοδιαγράμματος/BOM.
Οι ταχύτεροι χρόνοι περιστροφής επιτρέπουν επίσης ανάλυση με δυνατότητα AI. Πάω να πάω έξω για ένα άκρο εδώ με λίγη δική μου εικασία. Για να αναλύσετε/βελτιστοποιήσετε μια σύνθετη σχεδίαση με πολλές παραμέτρους, μπορείτε να σαρώσετε αυτές τις παραμέτρους σε όλες τις πιθανές ρυθμίσεις και συνδυασμούς. Ωστόσο, η πολυπλοκότητα της σάρωσης επεκτείνεται εκθετικά καθώς προστίθενται περισσότερες παράμετροι. Υπάρχει μια ιδέα στο Design of Experiments που ονομάζεται Covering Arrays η οποία έχουμε γράψει σχετικά σε ένα ιστολόγιο Καινοτομίας, για να μειώσετε μαζικά τον αριθμό των συνδυασμών που πρέπει να λάβετε υπόψη, ενώ θα μειώσετε μόνο μέτρια την κάλυψη. Υπάρχει μόνο ένα πρόβλημα - η εξεύρεση των σωστών επιλογών απαιτεί πολλή ανθρώπινη εφευρετικότητα. Η μηχανική εκμάθηση θα μπορούσε να είναι ένας άλλος τρόπος για να φτάσετε εκεί, σε πολλές περισσότερες παραμέτρους.
Δεν ξέρω αν αυτή είναι η μέθοδος πίσω από το Optimality ή άλλα εργαλεία αυτής της φύσης, αλλά νομίζω ότι κάποια σχετική τεχνική μπορεί να παίξει κάποιο ρόλο. Ειδικά επειδή αυτή η μέθοδος μπορεί να εφαρμοστεί σε οποιοδήποτε πρόβλημα, μηχανικό ή ηλεκτρονικό, για να επιλέξετε ένα μικρό και διαχειρίσιμο υποσύνολο από ένα κατά τα άλλα μη πρακτικό εύρος σάρωσης, για να επιτευχθεί σχεδόν βέλτιστη κάλυψη στην ανάλυση 😀
Μπορείτε να διαβάσετε περισσότερα για το Celsius Studio ΕΔΏ.
Μοιραστείτε αυτήν την ανάρτηση μέσω:
- SEO Powered Content & PR Distribution. Ενισχύστε σήμερα.
- PlatoData.Network Vertical Generative Ai. Ενδυναμώστε τον εαυτό σας. Πρόσβαση εδώ.
- PlatoAiStream. Web3 Intelligence. Ενισχύθηκε η γνώση. Πρόσβαση εδώ.
- PlatoESG. Ανθρακας, Cleantech, Ενέργεια, Περιβάλλον, Ηλιακός, Διαχείριση των αποβλήτων. Πρόσβαση εδώ.
- PlatoHealth. Ευφυΐα βιοτεχνολογίας και κλινικών δοκιμών. Πρόσβαση εδώ.
- πηγή: https://semiwiki.com/artificial-intelligence/341997-cadence-debuts-celsius-studio-for-in-design-thermal-optimization/
