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PCB Module 高效能自動化建模

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加速您的 PCB 與 IC 封裝 CAE 模擬流程

隨著 PCB 與晶圓封裝設計日益複雜,縮短開發週期並降低原型成本至關重要。由士盟科技技術團隊自主研發的「PCB Module」是一款高效能有限元素建模(FEM)軟體,專為解決結構與熱傳分析中最耗時的模型建構環節而生。

它能將各種 EDA 與影像資料格式快速轉換為高精度的 3D FEM 模型,大幅簡化您的工作流程。在網格處理過程中,系統會自動計算等效材料,有效縮小模型規模;與傳統手動建模相比,可為工程師節省高達 90% 的時間。

士盟科技 PCB Module高效能自動化建模圖片

PCB Module 核心優勢
  • 無縫 EDA 轉 3D FEM 模型
  • 快速直觀的轉換工具,透過先進的影像辨識技術直接匯入 EDA 檔案,即時生成可用於結構與熱傳分析的 3D FEM 模型。
  • 智慧等效材料計算
  • 自動為每個元素計算等效材料,完整支援線性與非線性材料模型,確保分析結果的高保真度。
  • AI 增強非等向性材料補償
  • 內建的 AI 系統經過數十萬種圖形分佈訓練,能針對非等向性材料,在 X 與 Y 軸方向上進行精準的材料屬性(E 值)修正。這讓工程師能以極少的元素數量,獲得高度準確的分析結果。
  • 混合建模(Hybrid Model)技術
  • 最佳化您的運算效率。使用者可針對重點關注的「熱區(Hot Zones)」進行精細的實體網格劃分,而結構其餘部分則保留等效全域模型。兩區塊透過拘束條件(Tie constraints)無縫連結,在不增加過多運算負擔的前提下提供精確的分析數據。
  • 多元化的模擬應用場景
  • 生成的高精度模型專為關鍵的可靠度評估而優化,包含板彎分析 (Bending)、衝擊與振動測試 (Shock & Vibration) 以及 翹曲變形預測 (Thermal Warpage),確保產品在各種操作條件下的結構完整性。
  • 支援高效能運算(HPC)
  • 在前處理階段,PCB Module 支援多核心平行運算,且「不限制」CPU 核心數,大幅加速模型生成。

士盟科技 PCB Module高效能自動化建模圖片
*註:求解器階段所使用的 CPU 核心數,則取決於您購買的第三方 CAE 軟體授權額度

前處理器

士盟科技-模擬分析圖片
主視窗

透過File Import將EDA檔匯入後,從主視窗可以看到三大區塊:
a. EDA Source:EDA檔案來源路徑。
b. Stack Information:所有圖層的疊構資訊,包含材料、厚度、性質等等。
c. Mesh Setting:有限元素的網格相關設定,以及是否要帶入開孔設定等等。

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圖層視窗 (Layer View)

可以看到各圖層2D形狀,並檢查是否有錯誤的資訊。
亦可透過此介面選擇額外子區域(熱區)進行精細的建模,產生混合模型(Hybrid Model):
a. 選擇熱區,透過EDA檔建立精細模型。
b. 將精細模型重新劃分網格,並與其餘等效區域連結(tie)在一起。
c. 提交模型分析,得到更準確的結果。

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電子元件視窗(Component Manager)

若匯入的EDA檔內有電子元件的資訊,可以在Component Manager看到電子元件的資訊,若要輸出元件,可在此視窗設定欲輸出的元件,亦可針對各個元件做編輯。

【其餘設定】 在Edit裡面可以設定工作路徑、CPU計算核心數、非線性材料選項、是否開啟等效AI補償系統等等。
透過前處理器所產生的等效有限元素模型,目前支援Abaqus/CAE去開啟並瀏覽,使用者在自行設定其餘所需的邊界條件,即可使用Abaqus/CAE去執行計算。

求解器

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Solver

PCB Module的轉檔求解器透過Python語言去編寫,搭配第三方軟體KLayout和Gmsh,透過影像識別和平行處理的運算能力,可達到快速建立有等效有限元素模型的結果。

在核心計算中,我們也加入AI補償系統,用來處理圖形中非等向性材料的特性,讓使用者可以用少量的元素,搭配AI的識別,得到比原來等效的模型更精確的結果。

各模組簡介 (PCB Module Introduction)

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資料格式

.ODB++
.AutoCAD DXF
.GDSII
.圖片檔 (例如.png)

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材料模型

.線性 (Linear) 等效材料
.非線性 (Nonlinear) 等效材料

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非等向性材料AI補償系統

.透過AI系統學習數十萬種的圖形分布
.讓等效材料模型根據AI系統套用不同XY方向上E值的修正
.達到用少量元素卻產生更精確的結果

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混合模型 (Hybrid)

.使用者根據經驗,或是先做一次分析選出覺得需要做出精細模型的熱區。
.將精細模型重新劃分網格,並與其餘等效區域連結(tie)在一起。
.提交模型分析,得到更準確的結果。

高性能運算

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HPC

在前處理部分EDA檔案產生有限元素模型階段可使用多核心做平行處理的計算(不限核心數量);在Abaqus/CAE部分,提交分析則根據使用者所購買的license數量來決定可以使用的核心數。

士盟技術團隊自主開發

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PCB Module 未來展望

我們一直在思考,如何幫助CAE使用者,更有效率地執行高複雜程度的分析,尤其針對PCB及晶圓封裝領域的工作流程,客戶總是需要耗費大量時間在建立模型和確定模型的完整性,這也讓我們下定決心從2017開始投入大量研究開發;歷經四年的努力與精進,2021年4月1日士盟科技正式發布PCB Module v1.0。 More

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