Wärmesimulation 6SigmaET R16 – Das neue Release mit klarem Fokus auf Geschwindigkeit

Von Kristin Rinortner

Die Thermosimulationssoftware 6SigmaET ist ein hilfreiches Tool, um das Wärmemanagement in elektronischen Geräten, Schränken und Schaltungen zu optimieren. Mit der Version 16 hat FutureFacilities die Rechengeschwindigkeit mit Nvidia-GPUs enorm gesteigert.

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6SigmaET R16: Das aktuelle Release der Thermo-Simulationssoftware punktet durch Schnelligkeit. Ein Resultat der Zusammenarbeit mit Nvidia.
6SigmaET R16: Das aktuelle Release der Thermo-Simulationssoftware punktet durch Schnelligkeit. Ein Resultat der Zusammenarbeit mit Nvidia.
(Bild: Alpha-Numerics)

6SigmaET ist eine für die Entwicklung von elektronischen Geräten zugeschnittene CFD-Software. Entwickler können damit die thermischen Anforderungen vorhersagen und Lösungen simulativ vom Leiterplatten-Layout über die CAD-Gehäusekonstruktion bis hin zum virtuellen Prototyp überprüfen.

Eine derartige Spezialsoftware entwickelt sich durch jährliche Releases immer weiter. Meist sind Funktionswünsche der Kunden oder Funktionsanforderungen neuer Märkte die Innovationstreiber für den Softwarehersteller FutureFacilities (Vertrieb: Alpha-Numerics).

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Das Release 16 von 6SigmaET bietet zahlreiche Neuerungen, mit denen viele Details in einer einzigen Simulation integriert werden können. Ziel ist es, die Arbeitszeit des Ingenieurs nicht durch lange Wartezeiten während der Modellierung, der Berechnung oder der Auswertephase zu blockieren.

Die wichtigsten Verbesserungen in R16 betreffen daher die Rechengeschwindigkeit, den Flaschenhals jeder CFD-Software.

Bisher konnte 6SigmaET einen sehr großen Detailreichtum (bis zu 700 Mio. Lösungszellen) an CAD-Daten und PCB-Details in der Simulation auf normalen Windows-Workstations handhaben. Dabei war die Solver-Geschwindigkeit beeindruckend.

Doch die Aufgabenstellungen im Elektronik-Design sind in den letzten Jahren zunehmend komplexer geworden: Höhere Packungsdichten, zusätzliche Funktionen, höhere Umgebungstemperaturen, hohe IP-Schutzklassen.

Hier bietet eine Standardsimulation mit klaren Verlustleistungsträgern auf einer Leiterplatine und einem simulierten Ergebnis im eingeschwungenen Zustand nicht genügend aussagekräftige Details für die Beurteilung eines Kühlkonzepts.

6SigmaET R 16: Überblick zu den neuen Funktionen

Deswegen wurden neue Faktoren und Details in den letzten Jahren vermehrt in den Simulationsmodellen von 6SigmaET verarbeitet.

Hierzu zählen:

  • Detaillierte Abschattungssituationen für die Wärmestrahlung in den Geräten (Hotspot durch Strahlungsübertragung mit Teilabschattung).
  • Neben thermischen Vias nun spezielle Raster von Micro-Vias oder Bured-Vias zwischen definierten Innenlagen der Leiterplatte.
  • Volldetaillierte Leistungskomponenten mit Bonding und echter CAD-Gehäusegeometrie und Pin-Anbindung an die Leiterplatte
  • Bestromte Leitungsstrukturen (mehrlagige PCBs oder Kupferschienen mit Sicherungen und Shunts) für die Joule-Berechnung der Wärmeverluste im Metall
  • Transiente Betrachtung von Temperaturkurven in Aufwärm-, Abkühl- oder getakteten Situationen.
  • Unterschiedliche Oberflächengüten großer CAD-Gehäusekörper (z.B. innen blank, außen lackiert).
  • Wärmeeinfluss von Sonnenstrahlung oder Höhenmeter am Prüfling.
  • Fluidkühler mit Mikro-Turbulatoren als ein Detail in der Gesamtgerätesimulation.
  • Detaillierte Isolationskörper in Elektromotoren und Wärmesperren.

Cooling Days

Die Cooling Days in Würzburg bieten geballtes Wärmemanagement-Knowhow und stellen zahlreiche neue Technologien und Produkte vor. Die thematischen Schwerpunkte der Vorträge liegen dabei auf Grundlagen der Elektronikkühlung sowie Techniktrends und Best Practice.

Mehr Informationen und Programm

FutureFacilities arbeitet nun schon seit einem Jahr mit GPU-Spezialist Nvidia eng zusammen. Hier wird auf die CUDA-Technologie der leistungsfähigen Grafikkarten gesetzt.

Die Arbeitsgeschwindigkeit konnte der Software-Hersteller nun durch die Einbindung des Grafikprozessors (GPU) in das GUI (Graphical User Interface = Bedienoberfläche der Software) und die Auslagerung verschiedener Rechenprozesse vor dem CFD-Solvern immens beschleunigen.

Beschleunigung überall: Die Highlights in 6SigmaET R16

Die nachfolgende Übersicht zu den Highlights aus Release 16 soll einen ersten Eindruck vermitteln, in welchen Bereichen sich der Release-Fokus „Beschleunigung“ in diesem Jahr umsetzen ließ:

Die Bedienoberfläche wird jetzt zum größten Teil direkt von der GPU beschleunigt: das bedeutet, dass das Konstruktionsfenster um ein Vielfaches schneller beim Modellieren reagiert, die Grafikdarstellung der Modelle sehr realistisch wirken, berechnete Oberflächentemperaturen schneller auf das Modell projiziert werden und es smarte, erweiterte Editormöglichkeiten für Farblegenden gibt.

Neben der Wärmestrahlungsberechnung (2,75 Mal schneller) wird auch die Potentialberechnung für Joulesche Wärmequellen wie bestromte PCBs oder Kupferschienen auf die GPU ausgelagert (bis zu 325 Mal schneller).

Eine erweiterte Script-Programmierung via 6SigmaCommander ist für alle Anwender kostenlos erhältlich. Somit können der Solver sowie die Modellauswertung über externen Zugriff gesteuert werden.

Die automatisierte Reportfunktion wurde stark erweitert, um das manuelle Erstellen von Ergebnisberichten zu verkürzen. Somit können auf Knopfdruck Ergebnisse mehrerer Modellversionen gleichzeitig exportiert werden.

Das 1D-Flow-Netzwerk kann mit dem 3D-Solver gekoppelt werden. So werden z.B. bei Kühlsystemen auch die Druckverhältnisse der Zu- und Ableitungen im CFD-Modell auf eine schnelle, elegante Art mit einbezogen.

Durch erweiterte Menümöglichkeiten bei Import von Leiterplatinen via ODB++ oder IPC2581 lassen sich schon bei Import Details je Signallage filtern.

Die Sonneneinstrahlung lässt sich über eine neue Back-Tracing-Methode bis zu 30 Mal schneller berechnen.

Mit einer kostenlosen Testlizenz können Sie die neuen Funktionen von 6SigmaET ausprobieren.

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Nebenbei benerkt: Der deutsche Vertriebspartner von FutureFacilities ALPHA-Numerics betreut ab sofort nicht nur die deutschsprachigen sondern auch die osteuropäischen Länder in englischer Sprache.

Die Supportseiten unter „helpdesk.alpha-numerics.de“ bieten seit längerem schon alle technischen Erläuterungen und Funktionsbeschreibungen in deutscher und englischer Sprache. Im letzten Jahr wurden auch alle Schulungsunterlagen für die Online-Ausbildung ins Englische übersetzt.

Die Kundenregion der Mailänder Niederlassung bleibt für die südeuropäischen Länder Italien, Spanien und Griechenland unverändert bestehen.

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