极限施压下，华为手机依然正常生产！“硬气”表现的背后是谁在支撑？

最近因为美国对华为进行限制之事，华为手机是否能正常出厂销售又成了众多人关心的问题之一。近几年华为手机的性能品质突飞猛进，直逼甚至超过苹果和三星，可以说，大量实践CAE仿真技术立下了汗马功劳。

华为深耕仿真模拟技术

生产一部手机主要经过以下几大步骤：产品设计、注塑打样、样品测试、发现问题、完成加工制作。在这一系列的过程中，最耗时、花费最高的地方就在于打样试制以及性能测试环节。包括结构、强度、疲劳以及热分析，跟进测试结果找出设计缺陷，并返回去修改产品设计，再重新打样和对性能检测、修改。这样的过程一般会重复多轮直至完成最终模型样品。

图源来自华为官网

手机行业具有成长快速、市场响应短等特点,对产品交货期要求特别高。因此利用CAE技术开发手机产品，可以极大地缩短实验周期，提高企业研发能力和产品竞争力。

为了进一步提升效率，华为借助于工业仿真云平台，研发设计人员能够加快工程仿真测试，协同优化产品设计，将新技术和设计应用到新产品上，赢得市场先机。

手机跌落仿真测试

跌落仿真是手机研发过程中最能节省成本、加速研发周期的技术之一。

它主要关注手机外壳结构的冲击强度。

在开展分析前，首先要进行有限元建模，由于手机内部结构非常复杂，网格设计非常讲究，技术要求相对较高。

 

跌落仿真结果

从以上云图可以看出，手机壳体在跌落过程中应变较大(灰色区域)，有断裂风险。实际测试结果也证实了仿真的结果，手机模型在拐角处出现了破损。

研究人员根据跌落测试结果，可以采用修改外形或加厚易破损位置壳体厚度等手段来降低甚至避免破损风险。

优化后的仿真测试结果

上图可以看出，手机前壳加厚后跌落不会破损。

钢球冲击分析

触屏技术早已成为手机市场的主流，华为在今年年初推出折叠手机更是引来了新触屏科技的浪潮。用户必须使用手机或者其他的物体来触摸安装在显示器前端的触摸屏，因此开发者必须评估手机屏幕的抗击能力。

CAE的钢球冲击分析常用于分析触摸屏的受理大小，以此来评估触屏的强度是否满足设计要求。

原图模型：钢球直径32mm，重130g。

仿真结果显示手机重要组部件无破损风险，满足生产要求。

模流分析

移动市场竞争激烈，华为手机独特创新的外壳一直深受用户的喜爱。但是，因为手机产品的复杂程度比较高，外壳成型中经常遇到缝合线、翘曲和短射等问题，拖延了新产品上市的时间。工程师们常常利用CAE的模流分析解决这些问题。

手机压铸模流分析

通过仿真软件完成注塑成型，得出一些数据结果，通过这些结果对模具的方案可行性进行评估，完善模具设计方案及产品设计方案。还可以解决因热固性塑料的反应过程较热塑性塑料复杂而导致的外壳模型成型困难的问题，最终调成出最佳的设计及成型参数。

芯片的热仿真

芯片是这场美国与华为博弈中的重点。海思总裁何庭波公布“将华为保密柜里的备胎芯片全部转正”的消息更是振奋人心。芯片制作过程中需要进行大量的仿真分析，其中芯片热仿真分析是关键的顶尖技术之一。

在芯片封装的研发过程中，工程师可以使用仿真软件对芯片封装内部的热流场进行仿真计算。其中包括对芯片封装的多物理场进行耦合模拟计算，以便调控热流传递路径，更好地降低芯片的温度，提高其热可靠性。

芯片内部的电流云图、温度云图分布展示

芯片封装内的铜箔布线和过孔，是芯片热流最重要的传热路径，因此在对芯片进行详细的热流计算时，务必导入其布线过孔信息，以提高热仿真计算的精度。

封装的布线分布及精确的导热率云图

以上列举芯片的热仿真常见的几种分析技术。正如华为总裁任正非2018年接受记者采访时讲到：“我们把芯片叠起来，但最大的问题是要把两个芯片中间的热量散出来，这也是尖端技术，所以说，热学将是电子工业中最尖端的科学，这方面我们的研究也是领先的，就是太抽象了。”

 

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