Tecnología de sustrato IC - Actualización oportuna del software de simulación electromagnética para hacer frente a nuevos desafíos

1.. Satisfacer las diferentes necesidades de los diferentes usuarios, Por ejemplo: Productos de PCB suitable for different operating environments or different platforms
2. Después de que el software esté en uso, Después de un tiempo de ejecución, Presentar una solicitud de cambio, Necesidad de correcciones importantes o correcciones de errores, O añadir una función, Mejora del rendimiento.
El software de simulación es un software profesional, con un umbral profesional muy alto. Combina los últimos logros de la investigación académica y la última tecnología informática, realiza la simulación informática rápida y precisa, guía el diseño de ingeniería real y la investigación y el desarrollo. Para software de simulación, La versión de software incluye diferentes versiones de soporte de plataforma, Y versiones mejoradas publicadas en diferentes momentos. Nuestros usuarios se preocupan más por este último, Eso es, Con el tiempo, Las mejoras funcionales y las versiones complementarias de las versiones posteriores del software son los valores funcionales básicos que más preocupan a los usuarios..
Con el rápido desarrollo de la tecnología actual, Las iteraciones de actualización de software son aún más rápidas, El sistema operativo nos impulsará de vez en cuando para actualizar los parches del sistema, Y las aplicaciones móviles empujan nuevas actualizaciones todos los días. Por el contrario, La actualización del software de simulación es mucho más lenta. En los últimos años, La frecuencia suele ser una actualización anual de la versión principal. En el extranjero, La compra de software de simulación suele incluir varios años de servicio TECS, También es un servicio de actualización. Período de servicio TECS, Los usuarios pueden utilizar la última versión del software de la empresa de software. Después del período de servicio TECS, Necesitan comprar los servicios apropiados. Gastos, Renovación de los servicios de actualización. En China, Por diversas razones, La mayoría de los clientes parecen ser más pasivos con la compra de TECS. En la era actual de pagar por el conocimiento, Con el fortalecimiento de la protección de los derechos de propiedad intelectual por parte del Estado y el aumento de la conciencia pública sobre el pago de los derechos de propiedad intelectual, Se cree que esta situación mejorará considerablemente.

Con el lanzamiento de la nueva versión de ANSYS 2019 R3, me gustaría tomar como ejemplo la herramienta de software de simulación de campos electromagnéticos hfss, y hablar de la importancia de utilizar la nueva versión de software de los siguientes aspectos.

Nuevos desafíos, the impossible becomes possible
Technological development is always advancing in constant updating and updating. Para la funcionalidad inicialmente no disponible, Nuevos algoritmos y mejoras añadidos a la nueva versión, Implementado rápido y bien. Este tipo de tecnología tiene innumerables listas, Como el algoritmo de Ecuación integral, Matriz finita, Método de retroiluminación, Técnica de descomposición regional, ISAR Imaging, Cálculo de la microdescarga, Espera un minuto.. Después de décadas de desarrollo continuo y mejora, El hfss ha formado un escenario a gran escala desde el chip hasta el entorno urbano, Capacidad de simulación a escala cruzada.

¿Por lo tanto, cuando nos encontramos con problemas que no podemos resolver, vamos a mirar hacia atrás y pensar, estamos siguiendo el ritmo del desarrollo de versiones de software? ¿Hay una manera mejor y más rápida de lograr la funcionalidad inicial lenta y problemática? La eficiencia es la base de la investigación y el desarrollo. Es esencialmente una carrera contra el tiempo, con la esperanza de mantenerse por delante de los competidores.

Tomemos algunos ejemplos típicos de la funcionalidad del software hfss para ver cómo la nueva tecnología de software puede hacer frente a tareas imposibles.

Doppler imaging calculation for autonomous driving in HFSS SBR+
Doppler imaging is its core requirement in the development of ADAS (Automatic Driving Assistant System) technology. Desde la adquisición del producto Savant de delcross, el software hfss ha sido capaz de resolver rápidamente los problemas a nivel de escena, which has the core technology of the bouncing ray algorithm (SBR+). Sin embargo,, El software de procesamiento de datos como MATLAB es necesario para realizar la función de imagen Doppler., Y generar resultados gráficos dinámicos con el tiempo. No hay problema con esta capacidad de procesamiento, Pero es mucho menos conveniente.

Sin embargo, con el lanzamiento de ANSYS 2019 R2 en junio de este año, el software hfss incorpora esta función, que es muy conveniente para realizar el cálculo Doppler acelerado y el procesamiento de problemas a nivel de escena. El cálculo Doppler acelerado proporciona una simulación de velocidad de fotogramas de hasta 100 - 300 radares. La siguiente figura muestra la interfaz funcional y la visualización de los resultados calculados para el escenario de conducción automática.

Solving the micro-discharge problem
Micro-discharge refers to the discharge phenomenon caused by the migration of charged particles in high-power microwave equipment in a vacuum environment. Es muy importante para la seguridad y fiabilidad del rendimiento del equipo.. Esta no es una región de referencia directa para el hfss. Sin embargo,, Después de la liberación de la versión R2 2019, El problema se ha resuelto adecuadamente, and its built-in new charged particle tracking solver (Multi-Paction Solver) can easily solve such problems.

Esta solución es fácil de configurar, similar al post - procesamiento. Puede configurar el problema añadiendo regiones de carga, añadiendo límites See, añadiendo la configuración de la solución que enlaza al escaneo discreto, y añadiendo varios pasos de enlace Maxwell DC bias para completar la configuración del problema. Después de la solución, se puede obtener el resultado del proceso de movimiento del número de partículas cargadas, e incluso el resultado del cambio dinámico de la expresión de la imagen, que proporciona un buen apoyo de simulación para el diseño e investigación de este tipo de problemas de ingeniería. Como se muestra en la figura

Como extensión funcional de la aplicación anterior, hfss tiene muchas versiones anteriores. Cuando se encuentra con una nueva aplicación de simulación desconocida, primero puede consultar para determinar si se puede resolver en la última versión de hfss y tratar de evitar desvíos.

Fast and accurate solution of aperiodic array antenna
Finite Large Array Technology (FA-DDM) is an advanced technology of HFSS software in the field of large array antennas. Método de modelado flexible, Método rápido de reutilización de la red, Y un algoritmo de descomposición de dominios rápido y eficiente, La solución de la matriz de elementos de matriz a gran escala resuelve el problema de la matriz de plano periódico.

¿Sin embargo, qué debemos hacer ahora cuando nos enfrentamos a matrices complejas aperiódicas y multicanales?

L 2019 R3 New Edition has a Breakthrough updation in this regard, using 3D component Technology, virtual Modeling and Array Cell definition Methods, together with the fast Practical Array resolution Function of DDM, achieved a major Technical Breakthrough.

Este método resuelve muchos tipos de elementos, muchos tipos de soluciones de matriz periódica o no periódica, y hace un gran avance en la flexibilidad y adaptabilidad.

También lo discutiremos en detalle en el seminario en línea del año que viene.

UI
Accelerated improvement of kernel matrix solving
Here are a few examples from many new features in the historical version of HFSS as an illustration

1) HFSS R15: Direct matrix solver supports distributed solution (released in 2014)
The direct method matrix solver has the highest accuracy and the highest efficiency in the case of multi-port/Estimulación múltiple. Soporta el uso de CPU Multicore y memoria de múltiples nodos de computación para resolver matrices directas distribuidas. Esta función requiere el apoyo del módulo HPC de ANSYS Electronics.

2) HFSS R15: Multi-level high-performance computing improves solution scale and speed (released in 2014)
Supports multi-level high-performance computing functions. Por ejemplo:, La tarea de primer nivel descompone la tarea de optimización o exploración de parámetros en múltiples nodos de computación, El segundo nivel utiliza múltiples núcleos de CPU o nodos para calcular las tareas de cada nodo en paralelo, Por lo tanto, hacer pleno uso de los recursos informáticos para completar la simulación a gran escala, Especialmente la investigación sobre el diseño óptimo y la exploración espacial del diseño.

3) HFSS R14: HPC brings faster matrix solver (released in 2012)
Matrix solving is the most resource-consuming part of the HFSS calculation process. En el archivo de configuración del Solucionador, Muestra el máximo consumo de memoria y tiempo. En hfss v15, HPC trae consigo un nuevo Solucionador de matriz Multicore. En comparación con el Solucionador MP tradicional, Puede mejorar en gran medida la eficiencia de la computación pura, Y tiene una mejor escalabilidad.

4) HFSS R14: DDM accelerated version improvement (released in 2012)
The DDM algorithm extends the FEM algorithm to the distributed memory environment, Y mejorar la capacidad del algoritmo Fem a un nivel sin precedentes. DDM se puede utilizar para resolver problemas inimaginables en sistemas de hardware anteriores. La versión v15 de hfss mejora el algoritmo central de DDM, Mayor eficiencia básica.

2016-2019 frequency scanning efficiency improvement
Taking a Galileo Test Board as an example, Veamos un conjunto de datos de prueba. Es un complejo de seis pisos. PCB Board Hay 39 puertos y 24 redes. Después de la División, Alrededor de tres.3 millones de cuadrículas tetraédricas y aproximadamente 19.5 millones de incógnitas. Se trata de un problem a relativamente grande de extracción de parámetros si.

De la versión 2016 a la versión 2019, el diseño si ha traído mejoras de velocidad considerables. Los beneficios son muy positivos. Hemos estado trabajando en soluciones y mejoras multinucleares durante muchos años. Aquí podemos ver que invertir en el núcleo hpc128 puede conducir a una aceleración de aproximadamente 40 veces, lo que es muy beneficioso. Después de todo, en el contexto actual de la aplicación 5G, los requisitos técnicos de alta frecuencia, alta velocidad y alta velocidad dependen cada vez más de la simulación.

Además, se adjunta un conjunto de estadísticas de diferentes configuraciones de recursos para el modelo de recursos de computación en nube como referencia en el entorno de aplicaciones en la nube.

La computación en nube tiene tres configuraciones predefinidas de la máquina, a saber:

Pequeño: 8 núcleos, 224 nodos GB

Medios: 16 núcleos, 224 nodos GB

Grande: 32 núcleos, 448 GB, dos nodos

Desde el punto de vista de los datos, para aumentar la eficiencia, no deje que el tamaño de la memoria sea un problem a. La memoria es muy barata, la computación automática de alto rendimiento buscará activamente el uso de memoria adicional en el sistema, el escaneo de frecuencia puede resolver múltiples puntos de frecuencia en paralelo. Este proceso se combinará además con las características únicas del software para minimizar la memoria ocupada en el proceso de extracción de escaneo, encapsulando así muchos puntos de frecuencia en un espacio de memoria dado.

Por supuesto, si hay menos memoria disponible, la solución no será tan rápida, y la configuración automática de computación de alto rendimiento manejará automáticamente esta situación.

2013-2019 Improvements to Broadband Frequency Scanning
This part shows an example of a PCB mediano. Las dificultades de cálculo son, por un lado, las siguientes:, La escala de cálculo de un solo punto de frecuencia no es pequeña, Por otra parte, El número de puntos de frecuencia a escanear y calcular es muy grande, Por lo tanto, el costo de cálculo es relativamente alto. Este es un modelo a gran escala con respuesta de frecuencia compleja. Utiliza hasta el núcleo HPC 128 para resolver. El parámetro s de la versión 2019 R2 se evalúa sólo cinco veces la memoria de la solución de configuración, Pero la velocidad es 4.Tres veces más rápido que hfss 14.

Las siguientes son las versiones hfss 14, hfss 15 y hfss 2019 R2. La mayor diferencia entre las versiones es de 7 versiones principales y mayores de 7 años. Podemos comparar algunos datos (ver tabla abajo) para ver que la nueva versión tiene una ventaja significativa en la velocidad de resolución.

El número de HPC se calcula a partir de 8 núcleos, 32 núcleos y 128 núcleos, respectivamente, y representa el número máximo de núcleos soportados por 1, 2 o 3 paquetes HPC. A efectos de velocidad, dado que el número de puntos de malla varía, no corresponde estrictamente a la comparación, pero la diferencia es pequeña y la escala general del problema es similar.

El hfss15 utiliza una cuadrícula más grande y más memoria, pero esto es sólo una ilusión de malla adaptativa. De hecho, para mallas más grandes, el hfss 15 tiene una mejor convergencia de precisión (0,01 vs. 0007).

Sin embargo, como punto de referencia, sólo consideramos el uso de 8 - core multi - Processing hfss 14 Analysis (que es el antiguo Solucionador de matrices). En comparación con el análisis del núcleo HPC 32 y el análisis del núcleo 128 basado en SDM, encontramos que el hfss 15 proporciona un análisis más preciso para el uso del análisis de frecuencia distribuida en un tiempo más corto. Cabe señalar que el hfss 15 se puede utilizar para la prueba de referencia. El proceso de tiempo se reduce de 3 días a 5,5 horas, y la aceleración del HPC se reduce de varios días a varias horas.

Cuando se actualizó a la versión 2019, el tiempo total de simulación se multiplicó por cuatro, de una iteración al día a cuatro iteraciones al día. El aumento del uso de la Memoria proporciona tiempos de simulación más rápidos, una estrategia rentable porque los costos de memoria de la última generación de computadoras son relativamente bajos.