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远程桌面访问设备的散热设计

2015/12/7    来源:ANSYS    作者:Steve Dabecki  Kevin Betts      
关键字:ANSYS Icepak  散热设计  仿真  
本文介绍了Teradici利用ANSYS Icepak优化外壳散热,改善PCoIP零客户端设计。

 公司员工需要访问数据和软件,不过台式机或笔记本电脑并非唯一选择,还可使用PCoIP?零客户端(zero client)实现远程桌面访问。零客户端是一种不带通用CPU、本地数据存储设备、应用操作系统和散热风扇的简易硬件设备,也就是说是一种具有超高安全性且易于管理和部署的客户端,适合用于虚拟桌面和远程工作站环境。

 开发PCoIP协议的Teradici公司提供的PCoIP零客户端能为用户带来丰富的计算体验。这些零客户端的生态足迹小,产生的热量很少,消耗功率相对较低。通过IP网络,无论是距托管在数据中心中的虚拟桌面或高性能远程工作站只有几步之遥,还是身在世界各地,都能轻松访问。

 PCoIP零客户端结构紧凑,同时内部温度必须保持在有效工作范围内。零客户端通常会靠近用户,因此外壳温度摸上去不能让人感到不适。Teradici的工程师使用ANSYS Icepak来评估并优化了散热过程,使温度保持在允许的安全范围内。

热建模问题

 为了将PCoIP处理器的温度保持在所要求的工作范围内,零客户端内部温度不得超过100℃(212℉)。此外其外部温度应低于45℃(113℉),以免摸上去感觉不适。

 凭借丰富的半导体和硬件设计经验,Teradici在采纳了客户的反馈后,计划对使用较小外壳的参考设计进行调研。了解到散热是关键因素,因此工程师转而采用ANSYS软件

 为实现可靠的散热水平,比较常见的方式是在设备上安放散热片,并使用风扇强制空气流动。不过自然对流冷却比强制通风要更好,因为这样无需使用风扇而且能确保静音运行。ANSYS Icepak可为电子设备提供基于计算流体动力学(CFD)的可靠散热管理功能,因此,可利用该软件对整个系统进行热建模,以研究各种外壳设计方案。建模内容包括采用MCM倒装焊接技术的硅芯片封装基板、印刷电路板(PCB),采用了不同尺寸、通风和方向的不同外壳设计方案,以及不同的内部热源。

 图1 在ANSYS Icepak中建模的PCoIP零客户端PCB铜线迹,基板上裸片作为热源,有两个DRAM器件、一个闪存器件和一个音频编解码器。

图1 在ANSYS Icepak中进行建模

导入模型

 Teradici工程师使用业界标准封装设计工具生成基板设计,并使用ALinks for EDA将设计导入Icepak。可将倒装芯片设计看作是微型八层PCB。Icepak分析基板中复杂的铜线迹。裸片产生的热量通过铜线迹传递到封装焊球,然后再经焊球传递到主PCB。

 工程师还可将PCB设计导入Icepak。类似于基板设计,开发团队使用Icepak分析六层PCB的铜线迹。由于时间限制,未对模型中的焦耳热进行分析。团队计划以后利用ANSYS SIwave仿真分析了电子封装的功耗和信号完整性,进而分析包含这一额外热源在内的PCB电气属性。

 利用协同仿真将电与热物理学耦合,能提供更高的热与功率/信号可靠性。

 图2 在ANSYS Icepak中建模的PCoIP零客户端PCB铜线迹,基板上裸片作为热源,有两个DRAM器件、一个闪存器件和一个音频编解码器。

图2 在ANSYS Icepak中建模的PCoIP零客户端PCB铜线迹,基板上裸片作为热源,有两个DRAM器件、一个闪存器件和一个音频编解码器。

责任编辑:吴星星
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