解析Analyst全新的集成化三维电磁仿真工具

AnalystTM是一款功能强大，并行的3维有限元(FEM)电磁仿真相分析工具，它无缝的集成到AWR的Microwave Office设计环境中。同时首次实现了不需要通过第三方/CAD绘图工具或仿真环境而将3维电磁仿真功能集成到电路设计软件中的功能。Analyst允许您通过一次鼠标点击实现从电路概念到全3维电磁验证的整个过程。

 

 

 

设计效率优先
在设计单片微波集成电路、高密度射频电路板和多功能射频模块时，对焊球、键合线、管脚、过孔等结构造成的耦合进行电磁分析至关重要。对这些3维互连结构进行分析加重了设计人员和计算机的负担。Analyst不同，它重新定立了3维电磁分析的用户模型，使您更关注于设计工作和电路性能的改善，而非将时间浪费在不同工具的数据导入导出的过程。

Analyst对需要依赖3维有限元方法来对所设计的电路进行验证的电路设计者大有裨益。对于设计芯片上的无源器件，单片微波集成电路(MMIC)，微波集成电路(MIC)，射频印刷电路板(PCB)，模块和封装及片上系统(SoC)、系统级封装(SiP)的设计师来讲，它易于使用，大幅缩减了设置和手工绘图所需的时间，意味着以最小的开销即可获得最佳的仿真时间。

Analyst工具为电路设计工程师带来的优势
Analyst工具的背后哲学就是在简易使用的电路设计环境中赋予设计者强大的3维电磁仿真功能。

第一，Analyst允许电路设计者在他们平常的电路设计 环境中应用3维电磁仿真器。在芯片，模块和电路板等电路设计中大多应用平面电磁仿真工具。但在介质基板有裂缝等造成的平面电磁仿真器不适用的情况下，平面电磁仿真器并不适用。因此，将3维电磁仿真直接无缝的集成到电路设计环境中非常有必要。

第二，Analyst对很多应用，如集成电路，模块和电路板所需的电磁仿真中的参数(边界，端口，网格，模式)做了预定义。在Analyst出现之前，设计者必须将他们遇到的3维问题在外部的电磁仿真工具中进行设置，并仿真，然后再将仿真结果导入到他们的电路设计环境中。应用此方法的会导致诸多问题，一、增加了工程的导入、导出过程中出现错误的机会。二、这些外部的电磁仿真工具需要对端口和仿真器做很多设置，对于一般的设计者来讲，上述设置过于复杂。应用Analyst的方法，针对设计者经常遇到的设置问题，软件己进行优化，因此，极大减少了手动干预和用户错误，并极大提高了结果的精度。

Analyst工具的设计流程
Microwave Office己通过多种方法赋予了设计者在电路设计中灵活应用电磁仿真的能力。这种用户模式一直在改善，包括提取的概念:自动选择版图，并进行电磁仿真，仿真之后的结果自动导入到电路设计中。

 

 

图一：作为AWR设计环境部分的Analyst被集成的流程

 

 

图2. Analyst自动生成参数化控制的版图（Pcells）

AWR持续的对应用在Microwave Office中电磁仿真功能进行改善(提取流程/提取模块)，现在通过Analyst工具向用户提供了3维有限元电磁分析功能。在Analyst之前，变量可以控制版图，并可对模型进行参数扫描，如：创建一个用户自定义的带有V形切口的T型结。设计者可以对模型的参数进行调谐，甚至进行优化。版图也可以应用预先定义的PceII，如图2所示，它的形状是由参数所控制。应用Analyst，可在电磁环境中利用与平面电路拓扑相似的方法创建3维结构。如，可应用Pcell创建3维键合线，球栅阵列(BGA)，锥形过孔等。当然也包括有限尺寸的介质块、封装等常见的3维为连续性问题。

实际的芯片/封装/电路板案例
Analyst最主要的优点是实现了与AWR的Microwave Office设计与仿真环境的紧密结合。为了说明这种独特的功能在实际应用中的价值，让我们来看一个例子:信号从电路板传输到模块再传输到芯片路径的优化。

 

 

图3.分析了电路板上端口1到芯片上的端口2之间的传输性能

图3展示了对电路板，模块和外围芯片的研究。在主板上，信号从1端口通过BGA到达模块上，沿着模块上的走线，并通过键合线到达芯片上的2端口。设计目标是在10GHz到20GHz整个频率范围内使得回波损耗优于20dB。

 

 

4.在仿真之前10-20GHZ的回波损耗