通过在FPGA设计流程引入功率分析改善PCB的可靠性

在一个更精确的计算模式下，这个工具在post-PAR分析期间根据从布局布线器件数据库提取的器件资源计算功耗。数据库包括使用的块和布线信息。可从数据库提取详细的FPGA块利用率信息。FPGA通常包含普通的可编程结构块，I/O、时钟、嵌入式RAM块、嵌入式DSP、PLL/DLL和SERDES I/O。

环境建模

功率分析环境提供了一种方法来模拟FPGA器件的环境，包括PCB的叠层、散热片、气流和环境温度。

为给这个设计选择热阻模型，设计者可以用各种尺寸的电路板、散热片和气流设置进行实验。电路板的选择会影响热阻接合面至电路板(Theta JB)，以及电路板至空气(Theta BA)的值，散热片和气流选择会影响散热片至空气(Theta SA)，以及接合面至空气(Theta JA)的值。在某些情况下，可提供JEDEC电路板(2s2p)、JEDEC标准、JESD51-11来模拟电路板的特性，如最终尺寸、连线和电介质层。

规则的theta JA通常基于4×4的4层JEDEC标准电路板。更复杂的PCB板尺寸为8×8，具有8～10层用于散热。由于电路板可吸收和散去一部分热，因此电路板设计非常关键。在电路板上将一些大功率器件排在一起会使它们争夺“热资源”，这将造成无法预计的后果。在电路板上加一些热过孔有助于把热传播到不同的层，甚至可能是电路板之外。

因为散热片特性影响功率计算，分析工具可适用于各种散热片。电路板上的热阻很大时(系统不能很快的散热时)，要用散热片。可以预先使用一些较新的器件热模型和仿真工具来核查是否有任何热方面的问题。

把气流特性加到某一设计中能够通过对流较好地散热。这又有助于降低系统的整体热阻。环境气流(用英尺/分钟(LFM)表示)是功率分析工具使用的另一个要素。环境温度指的是在一个封装中围绕器件的介质的期望工作温度(用摄氏度表示)。还应考虑FPGA与其它发热器件的位置，因为在气流路径上的其它发热器件会引起热传递。

热模型的发展

在热设计工具的历史上，元件建模一直依赖于表示IC封装的物理结构的详细模型。一个合适的详细模型将精确地预测封装的温度，而不管它所放置的环境。这被称为边界条件独立(BCI)。这些详细而精确的模型是计算密集型的。1996年DELPHI联盟开发了用于生成BCI紧凑模型的方法学，研究热现象的JEDEC JC 15.1委员会积极地推动了这项工作。BCI紧凑模型是更抽象和行为级的。它们的目标是基于一些关键点(如连接处、外壳、引脚)精确地预测封装温度。