Automatisierte Effizienzsteigerung bei Power-Modulen

Um bei der Entwicklung von Power-Modulen weiterhin mit der Vielzahl von Anforderungen Schritt halten zu können, bedarf es neuer Ansätze zur Erreichung der Ziele - ein vollautomatischer Optimierungsprozess ist praktisch unentbehrlich geworden.

Schauen Sie sich dieses Webinar an und erfahren Sie:

Detaillierte Beschreibung des Problems.
Optimierungsflow Schritt für Schritt an einem sehr einfachen, aber praxisnahen Beispiel erklärt.
Beispiel einer komplexen, domänenübergreifenden Optimierung zur Veranschaulichung der Leistungsfähigkeit und der heute zur Verfügung stehenden Möglichkeiten.

Der erhöhte Bedarf wird besonders durch elektrisch-angetriebene Fahrzeuge und der Energiewende getrieben. Typische Zielanforderungen sind höhere Lebensdauer, höhere Effizienz und größere Integrationsdichte. Eine besondere Herausforderung stellt hierbei die Umstellung von Silizium IGBTs auf Wide-Bandgap (WBG) Halbleiter dar. Bei der Umstellung auf WBG-Halbleiter dürfen parasitäre Effekte durch das Substrat (aufgrund der deutlich schnelleren Schaltzeiten) nicht vernachlässigt werden. Zudem sind WBG-Halbleiter mit gleichen elektrischen Eigenschaften deutlich teuer. Um Kosten einzusparen und die elektrische- und thermische Leistung der Module zu erhöhen, kommt es in der Regel zur Parallelisierung von MOSFETs (SiC) oder HEMTs (GaN). Mit den heutigen manuellen Design- und Verifikationsmethoden ist es sehr aufwendig die domänenübergreifenden Parameter wie Transistorimpedanz oder Bauteiltemperatur zu optimieren. Grund dafür ist, dass die Verifikation der Parameter in voneinander getrennten Software Tools stattfindet. So wird die Bauteiltemperatur in einer Computational Fluid Dynamics (CFD) Lösung verifiziert, dem steht die Analyse der Transistorimpedanz in einem Full-Wave Solver gegenüber. Abhängigkeiten zwischen den Domänen werden in der Regel vernachlässigt. Manuelle Iterationen zur Optimierung in einer Domäne führen automatisch zur Verschlechterung der Eigenschaften in der jeweils anderen Domäne und nur durch eine hohe Anzahl von Iterationen kann eine optimale Lösung gefunden werden. Aus diesem Grund ist ein vollautomatischer Optimierungsprozess unentbehrlich.

Dieses Webinar stellt eine komplett neuartige Methode vor, diese Optimierung vollautomatisch durchzuführen. Diese neue Methode ergänzt einen Multi-Domänen Tool-Workflow durch umfassende Optimierungsmöglichkeiten. Unter automatischer Optimierung ist in diesem Sinne die bewusste Anpassung von elektrischen, thermischen und mechanischen Parametern zu verstehen. Diese Anpassungen basieren auf Simulationsergebnissen aus allen Domänen, die wiederum in neue Designvarianten münden und erneut verifiziert werden. Um diese innovative Optimierungslösung vorzustellen, startet der Vortrag mit einer detaillierten Beschreibung des Problems. Anschließend wird der Optimierungsflow Schritt für Schritt erklärt. Diese Beschreibung findet an einem sehr einfachen, aber praxisnahen Beispiel statt. Abgeschlossen wird der Vortrag mit einer komplexen domänenübergreifenden Optimierung. Dieses Beispiel dient zur Veranschaulichung der Leistungsfähigkeit und der heute zur Verfügung stehenden Möglichkeiten.

Ihre Referenten

Wilfried Wessel

Application Engineering
Siemens Electronic Design Automation GmbH

Florian Bauer

Electrical Engineering
Siemens Electronic Design Automation GmbH

Heiko Dudek

Business Development
Siemens Electronic Design Automation GmbH

Bildquelle: Siemens Electronic Design Automation GmbH, Siemens Electronic Design Automation GmbH, Siemens Electronic Design Automation GmbH

Domänenübergreifende Design-Optimierung