在AI時(shí)代，面對(duì)封裝產(chǎn)品小型化、集成度和可靠性要求的提高，如何在不犧牲性能的前提下有效解決散熱問題，已成為業(yè)界亟需解決的緊迫任務(wù)。在這樣的背景下，封裝方案開發(fā)階段進(jìn)行熱仿真分析重要性日益凸顯。

作為國(guó)內(nèi)封裝企業(yè)龍頭之一，華天科技2011年率先成立仿真團(tuán)隊(duì)，建立了電、熱、力、模流以及多物理場(chǎng)協(xié)同仿真能力。應(yīng)對(duì)封裝散熱挑戰(zhàn)，華天科技提供了一系列的熱仿真解決方案，以確保在高性能AI芯片的設(shè)計(jì)和封裝過程中，能夠有效地管理和優(yōu)化散熱，從而為芯片封裝提供基于可靠性、性能、成本的最優(yōu)熱設(shè)計(jì)方案。

熱仿真分析主要對(duì)封裝體內(nèi)部溫度分布進(jìn)行分析，提供全面、準(zhǔn)確的熱性能參數(shù)和溫度分布、散熱瓶頸等信息。例如熱阻參數(shù)、熱流矢量圖、電-熱耦合仿真、系統(tǒng)級(jí)散熱方案分析、封裝溫度分布云圖、散熱器選擇等，并進(jìn)行不同封裝設(shè)計(jì)方案的熱性能比對(duì)，提供散熱優(yōu)化方向。

封裝結(jié)構(gòu)散熱性能分析：通過對(duì)比不同封裝形式散熱能力，推薦最佳散熱方案。以封裝尺寸17*17mm為例，F(xiàn)C-CSP封裝相較于WB-BGA封裝在Theta-Ja、Theta-Jb及Theta-Jc分別實(shí)現(xiàn)了5%、8%和85%的散熱改善；而HFC-BGA封裝相較于WB-BGA封裝在Theta-Ja、Theta-Jb及Theta-Jc分別實(shí)現(xiàn)了35%、70%和83%的散熱改善。綜合對(duì)比分析，WB-BGA、FC-CSP、OMFC-CSP及HFC-BGA不同的封裝結(jié)構(gòu)呈現(xiàn)的散熱效果也不同，HFC-BGA封裝熱阻較低，若封裝產(chǎn)品對(duì)熱性能有較高要求，可優(yōu)先考慮HFC-BGA封裝形式。此外，針對(duì)基板類封裝產(chǎn)品中基板的結(jié)構(gòu)、材質(zhì)進(jìn)行專題研究，分析基板層數(shù)、介質(zhì)層厚度、SMT散熱孔及塑封厚度對(duì)封裝產(chǎn)品散熱的影響，在封裝設(shè)計(jì)時(shí)可針對(duì)性進(jìn)行優(yōu)化，保證器件的正常穩(wěn)定工作。

封裝材料散熱性能分析：對(duì)比不同型號(hào)塑封料及粘片膠對(duì)封裝散熱性能的影響，快速實(shí)現(xiàn)封裝產(chǎn)品BOM選擇，通過分析對(duì)比不同封裝形式的材料散熱性能，為各類封裝產(chǎn)品量身定制熱設(shè)計(jì)方案，滿足特定的散熱需求，根據(jù)產(chǎn)品的具體應(yīng)用場(chǎng)景，推薦最合適的封裝方案。

在大尺寸封裝產(chǎn)品中，銦片憑借卓越的高導(dǎo)熱性能被視為傳統(tǒng)熱界面材料TIM膠的替代品。HFC-BGA50X50 封裝，基于JEDEC標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試環(huán)境，采用銦片較采用TIM膠，Still Air環(huán)境，結(jié)溫降低約6.3℃，Theta-Jc降低81.6%。與TIM膠相比，銦片產(chǎn)品在熱量傳遞過程中的熱阻更低，采用銦片散熱效果更優(yōu)于TIM膠。

熱仿真團(tuán)隊(duì)通過仿真數(shù)據(jù)與實(shí)際產(chǎn)品的測(cè)試數(shù)據(jù)進(jìn)行校正，累計(jì)十余年2000多款產(chǎn)品開發(fā)經(jīng)驗(yàn)和大量課題研究，建立了全面準(zhǔn)確的仿真數(shù)據(jù)庫(kù)。熱仿真數(shù)據(jù)庫(kù)建立，實(shí)現(xiàn)了快速評(píng)估封裝產(chǎn)品的散熱性能，有效降低產(chǎn)品在早期熱設(shè)計(jì)階段的風(fēng)險(xiǎn)，為客戶更高效的提供熱解決方案。通過這些數(shù)據(jù)的積累分析，華天科技能夠確保其在產(chǎn)品封裝系統(tǒng)的熱設(shè)計(jì)上達(dá)到行業(yè)領(lǐng)先水平。

隨著芯片算力的不斷提升，華天科技將在包括散熱仿真在內(nèi)的多物理域協(xié)同仿真分析的加持下，通過提供精確的熱仿真和高效的設(shè)計(jì)優(yōu)化功能，為客戶提供更高質(zhì)量的封裝解決方案，滿足AI時(shí)代對(duì)高性能計(jì)算的散熱需求。