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低功率高性能
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比摩尔定律更快:电磁模拟的指数创新

求解器技术的进步使全RFICs的模拟具有较高的精度。

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摩尔定律是指数技术进步,倍增晶体管计数的最具标志性的陈述,每24个月每24个月的功能性能。许多Pundits [1-3]观察到,虽然技术进步是指数,人类期望是线性的。当技术可能短顺序时,我们经常无法预测。电磁仿真在容量和速度下提供指数提高,但即使是我的ANSYS同事和我常常在随着每个新软件发布解决问题的规模和问题的增加而感到惊喜。

Ansys HFSS被工程师用来解决在微波,无线,高速电子和集成电路中具有挑战性的设计问题。它在30年前首次被介绍给微波工程师,它提供了解决任何具有几乎任何材料属性的3D组件的能力。工程师们很快采用了计算机设计,而不是建立微波硬件进行测试,改变了微波产品的交付方式。

在早期,我们能够解决大约10000个未知数的问题。Ansys最近解决了一个射频集成电路(RFIC)布局超过100万个未知数!以性能来衡量,创新是指数级的:1990年的10000个未知数到今天的超过1亿个未知数(见图)。

电磁仿真进展超越摩尔定法
您可能会认为求助性性能进步完全归因于摩尔定律,但它比这更多于此。摩尔定律的组合乘以求解器技术的进步,产生了巨大的性能。先进的网格化算法;直接,迭代和分布式矩阵溶剂;平行网格和求解技术;分布式快速频率扫描只是贡献速度和容量增加的一些开创性努力。

在集成电路(IC)设计中,我们挑战了工程师对可能的事情的看法。设计高性能电子产品 - 从手机到计算机到复杂的雷达系统 - 取决于准确模拟IC的能力,这些能力稳定地增加了密度和速度,以处理越来越多的计算需求,数据处理和通信。


自1990年介绍以来,ANSYS HFSS绩效创新一直是指数级:1990年的10,000名未知数,今天以上100米。

20世纪90年代后期迎来了RF互补金属氧化物半导体(CMOS)旋转,使得可以将无线电电路集成到用于数字信号处理的相同IC过程中。工程师开始应用HFSS,以模拟RF CMOS片上组件和组件到组件耦合 - 完全新的应用程序。解决新的挑战所需的专业技术,包括3D布局网格和IC模式求解器,今天可以解决100米未知数的IC设计问题。

最近的一次博客由Microsoft和Ansys联合发布的文章描述了Ansys HFSS如何通过在HFSS 3D Layout中集成ic为中心的网格划分和Ansys Cloud在Azure上的分布式计算能力,在32小时内解决了一个5GHz的RFIC 5.5 x 5.5mm截面。这在六个月前还闻所未闻。直到最近,由于设计的复杂性和解决和网格化技术的局限性,还不可能以高水平的精度模拟一个完整的射频集成电路。工程师们不得不妥协他们的设计流程,减缓了上市时间,增加了开发成本和风险。

电磁模拟的新可能性
全IC HFSS仿真可以帮助公司避免错误和错过的问题,这可能导致数百万美元的无计划的非经常性工程(NRE)成本以及逐周甚至几个月推迟市场。这种创新正在为设计人员创造立即价值。

硅谷一家专门从事高速网络和通信的定制ASIC公司的封装设计负责人表示:“我们从未想过能够在HFSS中签署这样的大型设计。”“我们试图在另一个最近发布的基于fem的求解器中解决这个更大的结构,但始终无法完成分析。”

该客户非常习惯于在旧流程的限制范围内工作,以至于他们没有意识到现在什么是可能的。

我们继续提供新的创新。Ansys 2021 R1中的Ansys HFSS Mesh Fusion使得工程师能够快速解决他们最困难的工程挑战,其规模在几个月前是无法想象的。这项突破性的技术使全电子系统的组装成为可能,从集成电路到印刷电路板(pcb),再到完全集成的电子系统,在高性能计算机和云上进行分布式模拟。Mesh Fusion解决了最具挑战性的大型和复杂的设计,如系统级电磁干扰/兼容性(EMI/EMC),天线平台,IC封装或任何其他复杂的电磁系统。

你们将如何利用基于真实物理的设计工程模拟的进步?精明的设计组织利用指数模拟创新来提供指数创新的产品。随着实体世界和数字世界的融合,我们正在目睹产品开发的中断,从而产生前所未有的新产品。通过应用指数技术模拟,这些指数技术产品的交付速度更快,可靠性更高。

参考
[1]比赛。https://su.org/concepts/

[2]蒂莫·艾略特。https://timoelliott.com/blog/2018/02/the-problem-with-exponential-innovation-people.html

德勤[3]。https://www2.deloitte.com/us/en/insights/topics/innovation/faster-innovation-patents-exponential-technologies.html



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