第三方检测机构的热测试/热分析之能力建设（三）
第三方检测的行业热测试业务发展趋势
电子散热从自然冷却，经历风冷，水冷（冷板，双面及浸没式），热管（V/C），换热能力指数般的上升，可能将来还会出现更高阶的散热应用。而新能源车，光伏，储能，风电，数据中心等行业的发展，使得热测试业务成为电子产品技术领域内应用和需求增长最快的方向之一。 前沿技术的应用
早先，热测试业务并不是第三方检测中心的业务重点，而最近几年，先知先觉的第三方中心，开始大力布局该业务领域，原因很简单，电子产品的Si-Pi设计已经日趋成熟，而随着行业对热的认知不断加强，Ti的设计正在高速发展。 从目前的现状分析，Ti的设计还存在很多问题。从物理角度去分析，热和电有很多相似的地方，但也有本质的不同。电场在导体内部，可以认为是均匀分布，很多电学的设计和公式，都可以用一维的数学模型去表达，而温度场不同，温度场在导体内部是高斯分布，只有当热流近似为层流的时候，才能用一维公式去计算，否则就会带来误差，在Ti精度要求不高的时候，为了降低研发成本，行业通常用冗余来平衡热学计算的误差。 冗余本身就代表是资源的浪费，电子产品的功率密度等级逐步升高，而散热技术的发展速度无法完全匹配需求——当冗余的空间被压缩，人们开始把目光转向追求Ti的精度，热测试技术的重要性被凸显出来，热测试的需求也是几何级数的增长。 从实际的行业需求来分析，行业对散热方案的评价方法精度不够，比如从风冷到水冷再到相变，其散热效率是否有量化的评价方法？行业主要通过对一些固定点的温度测量，对比其温度变化，从而在趋势上做定性的评估，无法做到量化。如果要做到一定程度的量化评估，通常的办法是设置更多的温度测量点，这种方法精度未必能达到要求，却是费时费力。显然，这就是行业痛点，而该痛点不仅仅在散热方案的评价这个应用方向上，产品的材料及结构的优化，也存在同样的问题。 运用前沿技术，显然可以解决这个问题，多种技术的耦合检测，热数字孪生技术等，可以满足行业对Ti精度的需求，只是技术上还存在一定的难度，需要第三方检测中心，不仅仅只是采购一台先进的检测设备，更需要在理论上去学习，并通过理论和实践的结合，不断的积累工程经验，保证实验人员通过先进的测试设备得到的测试数据有明确可解读的物理意义。 推动行业的标准化和应用发展
2010年，JEDEC发布了JESD 51-14的热测试标准，追加了瞬态热阻的规格，结构函数被正式认定。个人对结构函数的理解，我们可以给结构函数下这样一个定义：特定热源（面积，发热功率，散热材料，环境条件等都确定），其散热路径也是确定的，而结构函数是该散热路径的一维表征。 
图一 JEDEC热测试标准
在2010年，半导体器件功率不太大，其散热路径的热流接近于层流，结构函数是可以很好地表征器件的本构。近十几年，器件越做越复杂，热流路径也因为结构及散热条件的多变而多变（参考文章：半导体热阻测试条件变化导致热阻值的变化趋势），应用在变化，而标准没有质的更新——即使按照标准去操作，其最终的测试数据也有不同的物理解读（参考文章：Rthjc 结壳热阻测试及案例分析），这必然给热测试带来新的难题，不同的人，用同一种设备，对于同一种样品，在不同的时间，或是不同的条件下，测出来的数据不同，有一些现象用现有的标准无法解释。 或许这也是热测试业务在第三方检测中心难以大面积的展开的原因之一，企业委托第三方去测一个样品的热参数，发现不同的第三方测出的数据存在差异，而无法给出合理的解释，客户自然会怀疑数据的准确性，在这个方向的投入就会变得谨慎，更无法使用测试数据作为研发设计的指导。 如果热测试的标准比较成熟，而第三方又是严格执行的测试标准，理论上说即使在不同的第三方测试的数据，也应该是一致的，至少误差不会太大。 是不是可以这么认为，第三方检测在热测试标准的建设和应用领域，无疑是非常重要的力量，也是标准红利的受益者。某一些先知先觉的第三方，正在和专业机构结盟，提高业务水平，标准化测试数据，通过大量的工程应用，力争形成团体或者行业标准。 尽管这条路很难走，但是走通了，给行业，给技术领先者带来的利益也是巨大的。或者也可以这样说，对于第三方测试机构，热测试业务是一项挑战，也是一次历史难得的机遇。 合作中竞争
和高新技术很类似的是，目前比较前沿，比较主流的第三方检测业务，也是由国外的巨头占据的。近年，国内的第三方检测机构也得到了蓬勃的发展，同时依然和国外的机构存在着比较大的差距。短时间内，国内机构全面超越国外，也是不现实，但是可以在某一项局部的领域，形成优势。从技术水平来看，热测试业务和国外并不存在明显的差距，依托国内的工程应用，国内的第三方在热测试业务上超越国外的对手是可能的，也是必然的。 这需要第三方检测中心，在实践中建立自己的独特的优势，通过合作，不断提升自身的能力，通过竞争，不断提高自己的水平。 专业化服务
由于热测试业务并不是第三方检测机构的主要业务，对于人才的配置，第三方机构也是不重视的。尽管很多第三方机构已经采购了国际上技术比较领先的设备，但是并没有配置相应的工程师，而热测试技术对人的要求其实是很高的。第三方采购设备的原因，并不是为了测出准确的数据，而是希望通过品牌的影响力，首先获得更多的业务机会。 所以，专业化热测试服务，在行业中，其实是稀缺的，而业务的拓展，不仅仅依赖先进的设备，更需要第三方机构能够提供专业的热测试服务。 解决方案
热测试的数据，应用到产品的设计研发过程中，也有一定的门槛。某一些企业，在热测试技术上并没有积累，但其业务又非常依赖热测试技术。因为技术和成本的问题，企业无法在短时间内建立一个强大的热设计团队，这就在一定程度上制约了企业的发展。 在和客户交流的过程中，我们发现，有一些客户更希望我们能提供一个类似交钥匙的服务——企业只管提成在热设计/热管理领域的问题，希望我们这种专业的企业，通过类似于项目咨询，帮助其解决热相关的专业问题。 这并不是个案，行业有分工，第三方在这个领域有独到的优势，如果第三方为客户不仅仅提供热测试服务，而是提供热问题的解决方案，无论从金额和利润上，都可以得到大幅提升。而热问题又类似共性技术，做得越多，相对成本越低，这中间是有利差的，存在必然的商业模式。 在这样的一个历史时期，第三方能不满足基本的数据测试，而在业务上潜心专研，从而建立自己的品牌，向市场提供差异化的服务，必然会摆脱简单的价格竞争，成为行业在热测试领域的佼佼者。著作权归作者所有，欢迎分享，未经许可，不得转载
首次发布时间：2023-12-16
最近编辑：6月前
