研究表明，電子器件的可靠性與器件的溫度直接相關，以GaN器件為例，器件的溫度每提升20度，器件的平均無故障時間(MTTF)下降一個數量級。而我們知道，手機的MTTF指標一般為104小時，移動通信基站的MTTF指標一般為106小時?？梢?，控制器件的溫度，就可以有效保障器件的可靠性。

對于微波/毫米波芯片(MMIC)功放而言，溫度不僅影響功放的可靠性，而且會直接影響功放的電特性。過高的溫度，會使功放性能偏離設計指標，從而影響整個系統的性能。

MMIC功放的溫度取決于功放的直流耗散功率，以及MMIC材料的導熱性能、器件的位置、器件封裝材料以及電路板材料的導熱性能等。熱設計工程師可以根據器件的直流耗散功率、材料的熱特性以及版圖信息，使用專業的熱分析軟件進行熱仿真，從而得到整個結構的溫度特性。而功放的直流耗散功率，需要根據器件的直流偏置特性以及器件的溫度通過電路仿真器得到。這樣一來，想得到功放的真實溫度，就不是通過一次仿真可以得到的了。

可見，這樣的仿真是一個不斷迭代求解的過程。直到達到溫度和直流功耗的平衡，才能正確的得到功放的溫度。如果使用獨立的熱仿真軟件和電路仿真軟件，在迭代的過程中需要人工進行大量的數據交換。

集成在ADS軟件設計環境中的電熱分析工具，通過將器件溫度、熱耦合效應、封裝熱特性以及版圖布局等多種因素綜合考慮，形成獨特的MMIC電熱仿真結果。

與傳統的熱仿真軟件不同，ADS軟件中的電熱仿真器是完全集成在ADS電路設計環境中的。而傳統的獨立熱仿真軟件，需要導入版圖，需要根據電路仿真得到的直流耗散功率設置熱源。ADS軟件中的電熱仿真器使用電路仿真器求解得到的直流功耗數據以及從版圖獲得的器件位置信息，結合工藝器件庫中提供的材料熱特性參數，對MMIC進行三維熱分析。熱仿真器將和電路仿真器進行協同迭代計算，熱仿真器將更新后的溫度數據自動傳遞回電路仿真器，再將電路仿真獲得的功率耗散結果反饋回熱仿真器。在經過數個周期的迭代之后，直到熱量分布收斂。由于電路仿真和熱仿真是在同一設計環境中，無需進行手動數據交換，仿真速度快，精度高。

ADS軟件電熱仿真功能，可以讓電路設計工程師快速了解在器件發熱的情況下，所設計的MMIC芯片電路性能的變化，同時可以得到MMIC芯片任意位置的溫度特性以及芯片的熱形貌圖。

ADS軟件中的電熱仿真器可以配合ADS內所有電路的仿真器使用--包括諧波平衡仿真器、瞬態仿真器及包絡仿真器等。

ADS軟件的電熱仿真器還支持熱布局設計。在進行版圖設計之前，使用熱布局功能，放置發熱器件的位置，輸入直流耗散功率等參數，迅速得到整個結構的熱分布特性，對版圖布局進行指導。

電路設計工程師使用ADS軟件電熱仿真功能仿真在發熱條件下芯片的性能，還可以進一步結合封裝，電路板設計，更準確的了解芯片的工作性能，及時分析芯片設計中潛在的問題。使用電熱分析結果中的熱分布形貌圖，配合工藝和結構工程師改善散熱條件，提升芯片的可靠性。

夏日炎炎，您也去試試在ADS軟件中仿真MMIC功放的溫度吧！