從更廣義的角度來看，熱設計應位于上述主要 EDA 和 MCAD 設計流程之間的某個位置。承擔熱設計的人員可能是一個同時擁有機械和電子專業背景的混合人群，他們需要使用上述兩種工具集生成的數據，但又對其運行知之甚少。對于這群人，獨立運行且與上述主要設計流程進行無縫集成的解決方案應該是最佳選擇。傳統的 CFD 電子散熱軟件就是針對這一工程師群體和環境設計的。Mentor 公司的 FloTHERM 套件中包含FloTHERM、FloTHERM XT 、FloTHERM PCB 和 FloTHERM PACK，并輔以FloMCAD.Bridge  、FloEDA.Bridge 和Command Center，提供最全面、最綜合的工具集。

圖 4：FloEDA 橋接（其中顯示的是插滿器件的 PCB 板熱模型）

3. 研發中產品的類型及產量

我們已經了解工程師和設計環境對于熱設計的有效運作會產生怎樣的影響了。其實，正在研發中的產品其所屬類型及未來產量對熱設計同樣有影響。

在傳統行業中（例如航空、核能、汽車等），CFD 軟件一直用于分析研究產品的性能，主要原因是產品的設計時間相對較長，對安全性和可靠性的要求要高于成本和性能。這些行業中電子設備的熱設計當然也會受到這些因素的影響，關注重點降低元器件溫度，留出充分的安全裕量，設計值往往低于其額定值以延長產品使用壽命。因此，設計人員花費大量設計精力用于增加散熱系統的冗余，以致于如果風扇發生故障，系統仍能在規定范圍內保持正常運行，而且更換風扇可以在系統運行狀態下進行。

而對于今天的高量產消費類電子產品來說，成本和性能則成為主要決定因素。隨著更新換代的步伐不斷加快，產品的設計周期也被大量壓縮，從概念設計到最后投產僅用數個月。盡量降低產品單位成本成為設計活動的主要目標，這就需要對設計空間進行仔細研究探索，確保選擇最具成本效益的散熱解決方案，選擇時要考慮來自設計各個方面的影響，例如封裝選擇、PCB 布局、電路板架構以及圍護設計（包括風扇尺寸、位置、通風口定位等）。有關這方面的更多討論詳見參考文獻 [3-7]。這種獨特而又具壓倒性的要求（快速分析與設計空間探索）引發了市場對電子設備散熱專用 CFD 軟件的研發熱潮，這一潮流從上世紀 80 一直持續至今。這些解決方案將不同的 CFD 技術應用于傳統的貼體式 CFD 程序，從而實現快速生成第一結果，而后則以更快的速度進行設計迭代。

這種技術的一大關鍵優勢是，對熱模型的任何修改，包括幾何尺寸更改、網格劃分、解決方案以及對結果的后期處理等，可全部實現自動處理。這樣就提供了一個其他無可匹敵的功能，既能夠繼續探索設計空間優化，同時又能釋放寶貴的工程資源用于價值更高的活動。

Mentor 公司的 FloTHERM 套件輔以 Command Center，可為用戶提供基于空間填充用拉丁超立方體的計算機仿真試驗設計 (DoCE)、順序優化 (SO) 和響應面優化 (RSO) 等。其中采用 SO 和 RSO 預測的優化設計方案可自動進行仿真以確保其性能表現與預測一致（見圖 5 所示）。FloTHERM XT 中內置的實體模型器也具有類似功能，可進行以 CAD 為中心的參數化研究。

圖 5：指揮中心場景表（其中顯示的是已解決的設計以及 RSO 最佳結果和響應面）

4. 適應現代技術的飛速發展

產品設計小型化的總體趨勢催生了日益凌亂和復雜的幾何模型，加深了產品中機械成分與電子成分的緊密集成，其中最為典型的就是移動應用，代表產品包括智能手機和平板電腦等。

設計小型化在產品級別的一個結果就是流動空間被大幅壓縮，從而限制了對流散熱的范圍。這些小型空間會導致內部空氣出現層流化流動，其湍流強度由槽壁生成的剪切力決定（同時影響著湍流生成與湍流阻尼），這實際上減少了捕捉湍流效應數值的需求。隨著時間推移，空氣中的升溫對于 IC 封裝體內部結點升溫幅度（高于環境溫度）的影響會越來越?。?/p>

反過來說，產品小型化趨勢對以下方面的要求日益提高：幾何模型精度、材 料、表面特性捕獲、表面間輻射以及（在某些應用中）太陽能輻射等。電源層與接地層中的電流密度以及直流走線已經到了相當嚴重的地步，其已成為電路板中的熱源，在后期設計中不得不加以認真考慮。上述這些技術性變化將帶來日益增長的需求，那就是將熱模型與機械 CAD 和基于 EDA 的工具集、以及它們所描繪的幾何模型同時實現集成。更小型的功能及芯片封裝尺寸（規模上與電路板上用于信號傳遞和功率輸出的銅皮功能相類似）則需要采用相應的、高水平的細節來呈現。

圖 6：FloTHERM XT 中內置的 Microsoft Surface Pro 和熱模型，為清晰起見隱藏了部分幾何模型細節（圖片由 ECS 提供 [8]）

5. 與設計工具集相集成