电子冷却：过去、现在和未来

Fidelity CFD 2023年6月8日浏览：1606 评论：1

电子冷却：过去、现在和未来的图1 考虑到电子产品的尺寸和电池寿命，我们已经取得了长足的进步。看看手机；摩托罗拉设计的第一款便携式手机只用了 30 分钟或更少，重约 3 磅。出于显而易见的原因，这些电话被称为“砖块”。当今的一些智能手机比 PC 速度更快、功能更强大。电子产品的小型化以及对高功率密度的需求增加了电子冷却的巨大压力。电子冷却技术自 1960 年代就已经存在，但随着客户对高功率电子产品的渴望，新的热管理技术成为满足这些需求的先决条件。从过去可以学到很多东西，将这些知识应用到现在并进行必要的修改，并预测未来冷却系统的需求。

回顾过去

CFD 用于电子冷却的出现仅在 80 年代后期才开始，大约在 CFD 在空气动力学应用中占有一席之地 30 年后。第一个用于电子冷却 CFD 研究的工作站使用 Unix。为了使用这个平台，热工程师绝对有必要对流体动力学和传热有一个核心的了解。以绿色和黑色线框布置的几何图形需要数天和数周的时间来构建。每个几何体都将表示为一组仅由矩形块和三角柱组成的长方体。在那些日子里，一个 20,000 个单元格的网格需要数周的数字运算，在所有这些计算之后，解决方案很可能会出现分歧。

随着时间的推移，出现了一些变化，包括对图形界面、MCAD 和 ECAD 导入的改进，并且计算时间显着减少。但 CFD 解决方案的几何建模和离散化方面仍然停滞不前，并且在过去十年中没有任何重大进展。当仅解决或改进特定应用程序的某些方面时，增长曲线通常会下降，并且这些增强功能不适合原始系统。

用 Cadence Celsius EC Solver 回忆现在

通过从零开始，Cadence Celsius EC Solver等软件彻底改变了电子热仿真领域。这个软件已经变得智能了。Celsius EC Solver 没有依赖工程师将通用长方体的集合正确地形成为要建模的项目并获得正确的网格化，而是具有用于特定功能的特定项目。例如，它知道散热器是带翅片的，导电固体需要气流才能充分冷却，并且传感器控制风扇和 PCB 带有层、迹线和铜百分比，而不管使用的单位是什么。

电子冷却：过去、现在和未来的图2

网格化是自动和智能地执行的，而不仅仅是关键点。它是一个智能生成的网格，反映了数十年的行业经验，可以精确捕捉物理和几何形状。它还针对您的模型和计算机的计算能力进行了优化。快速、分布式内存、并行处理算法可以使用低成本的多核和多处理器计算机系统来减少计算时间。具有超过 100,000,000 个网格单元的模型只不过是通宵运行。

从 1989 年的角度来看，当前技术的发展与 CFD 在电子冷却领域的发展一样具有革命性。在大多数情况下，执行热分析所需的时间已大大减少至少一半。但真正的革命是将这些新的时间节省与热工程师不再需要成为专家这一事实相结合。通过利用 MCAD 和 ECAD 数据并使用智能软件，通才可以有效地分析大多数问题。这并不意味着不再需要热工程师或任何人都可以进行热设计。使用 CFD 进行热分析是一项仍然需要工程头脑的知识、培训和专业知识的功能。