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让热流更可控:TF-Thermal助力精密电子设备热管理
在电子系统中,“热”往往是最沉默的破坏者。一颗芯片性能受限,一块电路板失效,背后可能潜藏着不易察觉的散热隐患。随着产品小型化、集成度提升与功率密度不断攀升,电子设备设计面临的早已不只是单纯的散热问题,而是系统级挑战。
尤其在数据中心、服务器、智能手机、新能源设备等深受热管理困扰的行业,如何在设计阶段就洞察热流路径,从材料选择、结构布局到散热机制逐级优化,决定了产品性能的上限,也决定了企业的竞争底线。面对日益复杂的热管理难题,仿真正在从“辅助工具”跃升为研发体系的关键支柱。
TF-Thermal由十沣自主研发,是一款基于有限体积法(FVM)的热仿真软件,为电子散热领域量身打造的全能型热仿真平台,以工程化能力、国产自主与多物理场协同,应对“热”带来的每一道复杂命题。
01 不只是“加风扇”:
电子热设计的三重挑战
电子热管理,从来不只是温度调节,而是多物理场耦合的系统工程。在高端电子行业,热设计始终面临三重挑战。
第一重挑战:经验与试验的困局
长期以来,电子行业的热设计依赖“经验 + 试验”的传统路径:设计原型-搭建样机-测试反馈-反复修改。这种方式虽然直观,但问题暴露滞后、样机成本高昂、迭代周期冗长,难以支撑大规模工业应用的节奏和成本压力。
第二重挑战:工程场景的多样性与尺度跨度
电子热设计需要同时应对小到微米级的芯片封装与TIM建模,大到几十厘米级的机箱系统散热设计。传统仿真工具要么无法兼顾跨尺度的精度与效率,要么模型庞大、计算资源消耗巨大,工程应用受限。更现实的问题是,传统热仿真软件普遍面向少数仿真专家,设置繁琐、建模复杂,难以形成标准化流程,企业难以普遍建立仿真能力。
第三重挑战:高端电子产业的“工具受控”风险
高端电子行业既是中国制造业升级的最大市场机遇,也是全球技术封锁最集中的领域。当前,行业在热设计与仿真环节高度依赖主流国际软件,不仅费用高、技术支持受限,且长期存在“工具受控”的风险。这种依赖不仅拖慢了企业的创新节奏,更在全球产业链竞争中埋下了被技术限制的隐患。
面对这三重挑战,行业亟需一款既能高精度求解复杂热问题、又具备工程易用性和国产自主可控能力的仿真平台,为企业在提效、创新、风控等方面提供系统支撑。
02 从建模到后处理,
打造热设计一体化能力
面对“经验+试验”的传统困局,十沣以TF-Thermal为核心,打造了从模型构建到设计决策的热设计一体化仿真平台。
TF-Thermal基于十沣自主研发的通用流体动力学求解器 TF-QFLUX,能够精准求解热传导、自然对流、强制对流、辐射传热、太阳辐射等多种热物理过程。平台内置的流固耦合传热求解器,集成高精度数值算法与强大的并行计算能力,能够在复杂几何与边界条件下,支持稳态与瞬态传热的高效模拟。
未来,TF-Thermal 将进一步拓展多相流传热、相变换热、沸腾等高级功能,不断提升对新型冷却方案与极端工况的适配能力,支持企业在更严苛应用场景下的热设计与优化。
TF-Thermal实现了从模型构建、自动网格剖分、数值求解到结果后处理的全流程集成,不仅大幅降低了建模与仿真的专业门槛,还让用户能够更直观、准确地洞察复杂流动与传热机理。
通过TF-Thermal,企业可在设计阶段提前预知风险、精准定位问题、优化产品性能,真正实现从“靠经验”到“靠数据”的转型,为产品创新与竞争力提升提供持续动力。
03 从芯片到系统,
赋能工程场景落地
针对电子热设计中工程场景多样、尺度跨度大的挑战,TF-Thermal支撑从自然冷却到强制冷却的多种工程应用。目前,平台已在电子、通讯、电力设备等多个行业的真实项目中验证了稳定、高效的仿真能力。
在某服务器整机厂商项目中,TF-Thermal 支持导入完整的机箱结构模型,结合风扇 P-Q 曲线模型,精准模拟机箱内部的强制对流路径。系统自动识别并加密电感、MOS 管等热点区域,实现机箱内强制换热与机箱外自然换热同时仿真。仿真结果帮助研发团队优化风道结构与风扇参数,使整机最高温升有效降低,风扇功耗下降,显著提升了整机的散热性能与能效指标。
在另一款FCBGA芯片封装项目中,面对微米级至百毫米级的跨尺度建模难题,TF-Thermal 实现了从0.08mm厚的TIM到400mm长的整机框架的精确建模。通过分层网格与多区域求解机制,在控制整体网格数量的同时,确保了求解精度,实现了对芯片核心温度与热阻路径的可靠预测。
TF-Thermal 用工程实践证明,其在跨尺度、跨物理场、跨产品形态的热仿真能力,为企业实现从芯片到系统的全链路热管理,提供了可靠的技术底座。
04 多物理场一体化,
拓展热仿真的产业适配力
面对高端电子产业对国外仿真软件的高度依赖以及“工具受控”的长期风险,十沣坚持以国产自主研发的高性能仿真平台为核心,致力于全面提升企业的仿真自主权与创新能力。
TF-Thermal 基于十沣自主研发的高性能CFD 求解器,兼顾仿真效率与精度,为国产替代与工程创新提供了坚实支撑。同时,TF-Thermal 与十沣自研的电磁仿真软件 TF-eMag、结构仿真软件TF-Struct 实现深度耦合,形成电磁-热-结构多物理场一体化仿真能力,全面提升热设计的真实度与系统级评估能力。
在电磁-热耦合仿真方面,TF-Thermal可与电磁仿真软件TF-eMag深度耦合,将电磁仿真计算得到的电磁损耗(EM Loss)转化为热仿真空间分布的功率密度热源,实现电磁-热一体化建模与分析。该能力尤其适用于功率器件、微波系统、高频PCB等复杂电子结构,显著提升热仿真的精度与实用性,为多物理场优化和热可靠性评估提供有力支撑。
此外,在热-结构耦合仿真方面,TF-Thermal还可与结构仿真软件TF-Struct联动,传递热仿真结果中的温度场,用于进一步分析热应力与热变形,构建从发热源到结构响应的完整仿真链条,覆盖电子系统从热生成到热致失效的全过程。
通过国产自主的仿真平台与多物理场深度协同,十沣为高端电子产业打造了一条技术自主、性能领先、系统完整的仿真路径,助力中国企业在全球竞争中实现从“受控”到“掌控”的战略转变。