Cadence Palladium 仿真设计团队利用Celsius EC Solver开发出革命性混合冷却系统

关键挑战

由Cadence SVG小组设计的Cadence® Palladium®仿真平台为复杂的系统级芯片（SoCs）和系统的高性能软硬件验证和调试提供早期软件开发和在线仿真。作为业界首个数据中心级仿真系统，Palladium Z2平台弥补了验证效率的差距，加速了SoCs、子系统和IP块的验证以及系统级验证。

Palladium Z2 平台每个机架有 18 个logicdrawers（LDs），每个 LD 有 8 个专用集成电路（ASICs），整个系统有 144 个 ASICs。图 1 是最新 Z2 Palladium 产品的正面和背面照片。

Palladium 高性能机架采用基于大规模并行处理器的计算引擎，具有企业级的可靠性和扩展性，仿真吞吐量提高了5倍。然而，这种高功率技术需要一个强大的冷却系统。第一代 Palladium Z1 平台采用全液体系统开发，制造成本非常昂贵，大大增加了产品总成本。当Cadence公司发布全新更成熟的Celsius EC热完整性和优化软件时，公司决定在下一代Z2型号中使用该技术重新设计整个系统。Celsius EC Solver首次使团队能够探索混合解决方案，并确定将成本较低的空气冷却与液体冷却相结合是否可以降低成本，同时又不会带来产品故障风险。

解决方案

Cadence CPG部门的Celsius EC Solver技术旨在帮助电子系统设计人员快速准确地解决最具挑战性的热/电子冷却管理问题。Celsius EC Solver 强大的计算引擎和网格划分技术可帮助设计人员对复杂的设计进行建模和分析，从而降低产品故障风险，优化散热解决方案，最大限度提高性能。

随着Celsius EC Solver技术现已市售，Palladium团队开始开发第二代混合解决方案，该方案结合了液体和空气冷却技术，在满足性能要求的同时，制造也非常简单且经济高效。

在最初的设计中，团队希望对机箱内的光学收发器和大功率组件进行液体冷却。由于光学元件的工作温度较低，因此决定对光学收发器进行空气冷却。在≈2000W 的功耗中，约 10% 或 200W 来自光学收发器。

团队使用 Celsius EC Solver 软件导入了整个 Palladium 系统设计，并分析了各组件的热行为。该软件快速高效的网格划分和周转时间使工程师们能够通过运行多个参数分析来优化混合冷却解决方案。这就确定了哪些地方可以取消液体冷却，而使用空气冷却，哪些地方液体冷却是唯一的选择。

图 2 显示了 Z2 机箱气流在模块间的分布，图 3 显示了 LD 模块的气流分布。图 4 提供了通过 Celsius EC Solver分析的组件机箱热行为。

总结

尽管第一代 Z1 版本的 Palladium 仿真机架已经面世，但当设计人员接触到 Celsius EC Solver 之后，尽管当时正处于第二代产品的设计周期中期，他们还是决定返回绘制，用该软件为光收发器开发空气冷却解决方案，并发布混合解决方案，而不是原始水冷产品的第二代，这样做会更具成本效益。