電子技術的發展使得集成度越來越高。如果1960年電路中只有一個晶體管的話，那么現在每個集成電路硅片中至少有50萬個晶體管。雖然硅片晶體管實現技術的進步使得晶體管的功耗不斷降低，但硅片上單位面積的功耗卻仍在增加。晶體管數量的迅速增加無法通過降低熱量消耗來補償。事實上，器件遇到的熱問題不是與功率相關而是與溫度相關。

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　　不過，熱問題卻是功率密度的一個直接函數。在某些計算機中，單位面積硅片消耗的功率約為500 kW/m2，這完全可與宇宙飛船返回大氣層時前部所承受的氣流密度相比。在元件的壽命期間，失效原因主要有兩個：1. 設計因素與/或內部構成;2. 元件所處環境的影響。氣候約束主要源于溫度、濕度、氣壓和太陽輻射。

　　所有電子元件都對溫度敏感：超出極限溫度時它們的性能將變得很差，如果溫度大大超出工作溫度范圍，元件可能會損壞。工作溫度是由制造商規定的，一般情況下為： * 工業級：0～70 °C; * 民用級：-20～+85 °C; * 軍用級：-55～125 °C。

　　制造商通常都會指出最大工作溫度。這個溫度的影響體現在以下方面： (a) 電性能：該溫度可能是一個極限值，超出這個溫度將無法保證正常工作。參數漂移將導致不同程度的性能降低，直至失效;(b) 封裝會受到溫度劇烈變化的影響。在臨界溫度，元件的物理結構將發生狀態改變。溫度變化會加速材料約束的蠕變和松弛，并可能導致失效;3. 膨脹系數不同的多種材料相互聯系的熱循環會引起非常顯著的應力，有可能導致瞬間斷裂，或者引發長期而言將導致斷裂的疲勞。

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　　因此，冷卻電子元件的目的是為了讓每個元件處在額定的工作溫度范圍之內。

　　這就是EPSILON Ingénierie公司使用電子器件熱仿真軟件REBECA-3D時，所面臨的熱模擬挑戰。

　　REBECA-3D軟件

　　REBECA-3D(三維應用可靠邊界元傳導分析軟件)對由傳導交換所驅動的熱傳遞進行仿真。由于采用了邊界元方法(Boundary Element Method，BEM)，REBECA-3D既是一個設計工具，又是一個建模工具。它比經典方法給出了更為精確和可靠的結果。下面將介紹這個三維軟件的獨創性，以顯示其重要性。在電子元件領域，精確了解熱性能具有關鍵意義。例如，它對更好地預測元件在其所處環境中的性能和可靠性有著重要的影響。

　　研究熱性能必須使用建模工具。強大和精確的參數分析工具顯然需要調整幾何、電子和熱參數。REBECA-3D在各種數值方法中選擇了邊界元法，因為它允許顯著降低模型的幾何復雜度，這種方法也適合通過很少的計算來進行敏感度研究。

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　　1. REBECA-3D的應用領域

　　REBECA-3D的主要應用領域包括： (a) MEMS/MST; (b) 微觀三維結構(硅和砷化鎵); (c) 封裝; (d) MMIC、HEMT器件; (e) MCM (多芯片模塊、倒裝芯片……); (f) 合成器件(薄膜/厚膜/MIC……); (g) 功率電子模塊; (h) 光電器件;

　　2. REBECA-3D的獨創性

　　REBECA-3D的獨創性與其采用的數值方法緊密相關。REBECA-3D建立在邊界元法的基礎上，這種數值方法的采用直接帶來了大量的優勢和全新的可能。

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　　正如Sevilla大學的Dominguez教授所說：“邊界元法已成為替代有限元法(以及有限差分法等)的一種功能強大的方法，尤其是在需要更高精度的時候。”此外，“在許多工程應用中，有限元法已被證明是不足夠的或低效率的。”而邊界元法則是效率和速度的雙重結果。

　　“在很多情況下，經典的數值方法使用起來過于麻煩，因此很難將它們集成到計算機輔助工程設計系統中去。例如，有限元法仍然是一種相對較慢的設計方法，以至于許多工程師寧愿選擇可靠性一般但非常快的近似方法。”相反，邊界元法只包括模型邊界的離散化處理，然后提供一種更快的問題建模方法。對于三維模型，它可以更為迅速地評估具體設計中的參數變化。在需要進行設計優化和熱性能表征的尖端電子器件分析中，減少計算時間已成為一項優先考慮。