【技术突破】三维芯片封装热仿真如何实现 IP 保护与精度双保障？BCI-ROM 技术解析
随着半导体技术向高集成度、微型化方向发展，芯片功率密度持续提升，导致热管理面临严峻挑战。同时，芯片制造商出于知识产权及商业因素考虑，通常无法向下游厂商提供完整封装模型，这对电子设备的热仿真精度造成显著影响。
图1 芯片
如何在不泄露芯片详细模型的前提下，确保热仿真精度？
针对这一行业痛点，云道智造的伏图-电子散热模块（Simdroid-EC）开发了嵌入式BCI-ROM（Boundary Condition Independent Reduced-Order Model）功能，在确保原始模型信息安全的前提下，满足了下游厂商对芯片模型三维仿真精度的要求。
什么是嵌入式BCI-ROM？
嵌入式BCI-ROM是一种先进的三维模型降阶技术，通过特定的方法，将复杂三维实体模型简化为较小规模的矩阵和相应的边界条件。降阶后的模型可以重新导入Simdroid-EC参与三维仿真计算，其仿真误差可控制在工程允许范围内。
如何使用嵌入式BCI-ROM？
第一步，模型导出：在纯导热模式下，将芯片详细模型导出嵌入式BCI，生成芯片的降阶模型文件（icrom）。
第二步，模型导入：在详细的三维热仿真模型中导入icrom文件，并按照正常的三维热仿真流程继续操作即可。
是不是比“把大象装冰箱”还要简单？
图2 嵌入式BCI-ROM使用原理
接下来我们通过一个案例，详细介绍嵌入式BCI-ROM在Simdroid-EC中的应用。
一、芯片详细模型降阶
芯片制造商自行构建芯片详细模型，在纯导热模式下选择嵌入式BCI导出，生成嵌入式BCI-ROM的文件（icrom）。
图3 嵌入式BCI-ROM导出流程
在进行嵌入式BCI导出时，需注意如下设置：
模型的边界必须有非零的对流换热边界；
模型中须有热源；
降阶模型中能够保留详细模型中的热源信息和监控点信息。
二、降阶模型导入
在Simdroid-EC的主界面上点击“导入ICROM”进入降阶文件的导入界面，选择上一步导出的icrom文件，如下图4所示。
图4 嵌入式BCI-ROM导入流程
导入后的icrom文件提供了边界、热源和监控点信息，如下图5所示。接下来按照常规的操作步骤进行设置即可。
图5 嵌入式BCI-ROM导入界面
三、结果验证
1. 网格对比
详细模型中，芯片作为实体对象参与网格剖分；而作为降阶模型导入，芯片模型只提供边界条件，不参与网格剖分。因此，嵌入式BCI-ROM模型网格的网格数量显著减少。
表1 网格对比
2. 精度对比
分别从温度场和速度场两个方面对嵌入式BCI-ROM和详细模型的精度进行验证。
(1) 监控点温度对比
在芯片周边创建监控点，对比二者的监控点温度，最大温差仅为0.21℃。
图6 监控点温度对比
(2) 温度场云图对比
分别选择与芯片接触的散热器和电路板为对象，对比二者的温度云图。结果显示，电路板温度偏差不超过0.18℃，散热器温度偏差同样不超过0.18℃。
图7 电路板温度场云图对比
图8 散热器温度场云图对比
(3) 速度场对比
对芯片模型做切片，对比二者的速度场云图。结果显示，速度场分布一致。
图9 速度场云图对比
实际案例表明，Simdroid-EC的嵌入式BCI-ROM功能实现了：
知识产权保护：降阶模型不展示原始芯片模型细节；
仿真效率提升：网格规模缩减50%以上，计算速度提升2倍以上；
仿真精度可控：关键参数误差可控制在工程允许范围内。
该技术可广泛应用于芯片封装项目，为产业链协同创新提供可靠的技术支撑。
可登陆Simapps网站，申请试用仿真工具Simdroid-EC。
