东芝通过仿真、基于模型的开发和数字双胞胎加快了汽车半导体的验证

由于电气化，汽车设备每年都变得更加复杂。为了满足技术需求，设备制造商正在推动模拟驱动开发，以获得预测性设计见解，缩短生产时间，并降低原型成本。

在使用汽车系统的电气元件和电路时，准确模拟热量和电磁干扰(EMI)尤为重要，这是与系统可靠性相关的两个最关键的特性。然而，为了最有效地模拟这些特性，首先需要将准确的半导体器件模型纳入系统，这通常需要很长的分析时间。

通过集成Ansys Twin Builder东芝电子设备和存储公司开发了一种解决方案，通过创建Accu-ROM，一种基于模型的开发(MBD)技术来简化这一过程。Accu-ROM与数字孪生技术配对，以加速半导体器件集成到系统中时的热和EMI特性的模拟和验证。

这项新技术被嵌入到Twin Builder中，消除了不必要的计算，将模拟时间缩短了近90%，并将验证时间缩短了六倍。

共同努力:模拟和数字双胞胎

东芝拥有一系列对汽车电气化至关重要的半导体产品，主要专注于汽车逆变器、电池管理系统和电机驱动器。这些产品的应用包括电动助力转向(EPS)、电动水泵和电动空调风扇。

过去，东芝工程师将半导体元件和基板模型作为独立单元进行验证，但当这些组件安装在实际系统中时，验证变得更具挑战性。他们希望减轻这种负担，并为客户提供整个系统的参考模型，包括基片和散热器，而不仅仅是作为独立单元的半导体器件模型。

该团队还依赖Twin Builder以类似的系统级方法设计EPS系统。当使用传统方法或单一物理模拟验证元素时，设计往往是狭隘的，专注于非常具体的条件，并在此范围内进行验证。

或者，通过在系统级别上使用多物理场模拟，可以同时模拟电气和机械系统等多个元素。这意味着可以在实际运行中发生的负载下实时进行验证，从而实现更大的优化。

尽管如此，包含各种元素的模拟需要更长的分析时间，从而导致更长的设计和验证时间，但Accu-ROM使用MBD方法来简化验证过程。

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与东芝之前的技术不同，Accu-ROM首先验证机械元件，然后简化机械元件的模型，分别计算机械元件和电子电路。接下来，该技术将验证整个系统，包括电路。这种方法消除了验证过程中不必要的机械部件的耗时计算。

通过分别评估电路，该模型自动从SPICE模型生成VHDL-AMS模型。使用VHDL-AMS模型，工程师和设计人员可以将验证范围限制在热量和EMI噪声等基本参数上，从而简化了验证过程。

因此，东芝鼓励Accu-ROM支持高散热和低噪声汽车半导体的开发，使客户更容易使用东芝的产品和验证系统。Accu-ROM也可以用于半导体的其他应用，包括家用电器和工业设备。

无论应用如何，该技术将帮助各行业的工程师和设计师在短时间内模拟热量和EMI，并以高精度进行系统级优化，包括电气、热和机械组件。

“模拟帮助我们开发更高性能的产品，”冈野说。此外，通过开发MBD仿真模型并提供给我们的客户，他们可以显著减少验证我们产品的时间和成本。因此，我们相信，从商业角度来看，我们提高了产品的吸引力。”

东芝工程师报告了使用Twin Builder和Accu-ROM技术取得的显著成果，包括将系统运行的模拟时间缩短了90%，并将验证时间从30天缩短到5天。

带着洞察力前进

Twin Builder使用Ansys的结构、流体、电磁(EM)和半导体产品生产的rom来建模机械组件、EM执行器和机器、电路和电缆寄生、热网络和信号完整性。还可以从各种第三方工具导入rom。

“Ansys的工具可以精确地模拟各种物理现象，如电、热和机械系统，这些工具获得的特征可以集成到单个系统中进行模拟，”Okano说。

要在Twin Builder中安装Accu-ROM，请转到Ansys客户门户选择“下载>当前版本>附加组件包> Accu-ROM电动助力转向系统”。

通过请求免费试用发现Twin Builder在这里．

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