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前言
随着电子产品小型化、集成化和功能多样化发展 ，各种IC芯片和功率器件功率密度越来越大，其温度与功耗相互影响。为得到芯片准确热耗，电子工程师需要知道芯片准确节温；为得到准确节温，热设计工程师需要知道准确热耗；因此准确预测芯片在工作过程中温度，确保电子产品在稳态或瞬态状态下的热可靠性以及其电学功能，电路分析与热分析必须一体化、同时进行，西门子Simcenter Flotherm的BCI-ROM技术为电子产品热电联合仿真提供接口与桥梁（如图1所示）。
图1 电路与热联合仿真示意
2. Simcenter Flotherm BCI-ROM技术
传统电子产品热的Spice模型非常简单，只能用在单一热环境，单一热源和稳态热分析。利用西门子Simcenter Flotherm BCI-ROM 技术建立对电路仿真的热模型具备如下优点（参考图1实际案例比对结果）：
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独立于热环境（适应各种热环境：自然对流和强迫对流；环境温度变化；包含热辐射等）
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多个热源同时计算
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可进行瞬态计算
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计算精度高
图2 多热源IGBT瞬态热分析：Simcenter Flotherm 分析与BCI-ROM数学矩阵计算结果比对
西门子Simcenter Flotherm 2020.2根据IEEE标准，可生成1076.1的VHDL-AMS模型，进而可进行系统逻辑电路热电分析（如图3所示）：
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一维系统电路仿真，根据FET（场效晶体管）开关频率、占空比、饱和压降、饱和电阻、PN节温度等参数计算出FET的发热功率，并在系统热电联合仿真中实时传递给Simcenter Flotherm BCI-ROM技术生产的热模型；
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BCI-ROM模型MOSFET-QFN基于热耗、模型材料参数以及结构尺寸、环境温度、对流换热系数等热学参数准确计算出PN节（Tj）温度；
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Tj温度返回给FET电路模型，重新计算FET热功耗；如此反复，对偶热电联合实时仿真得以实现。
图3 Simcenter Flotherm BCI-ROM 在系统电路热电联合仿真:FET热功率与温度联合对偶分析
3.各电子部件厂家热电联合仿真协同
电路设计过程中，各个厂家的电子器件电路仿真模型都可以保存为spice或者VHDL-AMS格式，从而电路仿真模型可在不同电路仿真工具中使用。基于IEEE标准，Simcenter Flotherm的BCI-ROM技术可生成各电子器件的VHDL-AMS模型；任何电路仿真工具，只要支持VHDL-AMS模型读入，就可建立各电子部件通用热模型，导入电路仿真工具中，快速建立电路系统仿真模型，进行热电联合仿真协同。
如图4所示：一个半导体器件厂家可建立电学spice模型和热学BCI-ROMs模型支持它的客户做热电联合仿真；某PCBA厂家可基于半导体供应商（如QFN产品）热电模型与PCBA的BCI-ROM模型组合，建立系统功能电路，从而仿真分析PCBA在不同应用环境下的热电性能。
图4 不同厂家电子部件热电联合仿真协同
早期不同厂家产品之间热电联合仿真的协同，不仅让电子工程师准确预测电路功能，而且让热设计工程师得到准确工作热耗，准确设计电子产品热管理系统以及热控制策略。
总结
利用西门子Simcenter Flotherm BCI-ROM技术进行电子产品热电联合仿真，针对不同电子产品，客户可以准确预测产品电学功能以及确保产品热可靠性。
图5准确热电联合仿真（spice）模型