AnalystTM是一款功能強大，并行的3維有限元(FEM)電磁仿真相分析工具，它無縫的集成到AWR的Microwave Office設(shè)計環(huán)境中。同時首次實現(xiàn)了不需要通過第三方/CAD繪圖工具或仿真環(huán)境而將3維電磁仿真功能集成到電路設(shè)計軟件中的功能。Analyst允許您通過一次鼠標點擊實現(xiàn)從電路概念到全3維電磁驗證的整個過程。
設(shè)計效率優(yōu)先
在設(shè)計單片微波集成電路、高密度射頻電路板和多功能射頻模塊時，對焊球、鍵合線、管腳、過孔等結(jié)構(gòu)造成的耦合進行電磁分析至關(guān)重要。對這些3維互連結(jié)構(gòu)進行分析加重了設(shè)計人員和計算機的負擔。Analyst不同，它重新定立了3維電磁分析的用戶模型，使您更關(guān)注于設(shè)計工作和電路性能的改善，而非將時間浪費在 不同工具的數(shù)據(jù)導(dǎo)入導(dǎo)出的過程。
Analyst對需要依賴3維有限元方法來對所設(shè)計的電路進行驗證的電路設(shè)計者大有裨益。對于設(shè)計芯片上的 無源器件，單片微波集成電路(MMIC)，微波集成電路(MIC)，射頻印刷電路板(PCB)，模塊和封裝及片上系統(tǒng)(SoC)、系統(tǒng)級封裝(SiP)的 設(shè)計師來講，它易于使用，大幅縮減了設(shè)置和手工繪圖所需的時間，意味著以最小的開銷即可獲得最佳的仿真時間。
Analyst工具為電路設(shè)計工程師帶來的優(yōu)勢
Analyst工具的背后哲學(xué)就是在簡易使用的電路設(shè)計環(huán)境中賦予設(shè)計者強大的3維電磁仿真功能。
第 一，Analyst允許電路設(shè)計者在他們平常的電路設(shè)計 環(huán)境中應(yīng)用3維電磁仿真器。在芯片，模塊和電路板等電路設(shè)計中大多應(yīng)用平面電磁仿真工具。但在介質(zhì)基板有裂縫等造成的平面電磁仿真器不適用的情況下，平面 電磁仿真器并不適用。因此，將3維電磁仿真直接無縫的集成到電路設(shè)計環(huán)境中非常有必要。
第二，Analyst對很多應(yīng)用，如集成電路，模塊 和電路板所需的電磁仿真中的參數(shù)(邊界，端口，網(wǎng)格，模式)做了預(yù)定義。在Analyst出現(xiàn)之前，設(shè)計者必須將他們遇到的3維問題在外部的電磁仿真工具 中進行設(shè)置，并仿真，然后再將仿真結(jié)果導(dǎo)入到他們的電路設(shè)計環(huán)境中。應(yīng)用此方法的會導(dǎo)致諸多問題，一、增加了工程的導(dǎo)入、導(dǎo)出過程中出現(xiàn)錯誤的機會。二、 這些外部的電磁仿真工具需要對端口和仿真器做很多設(shè)置，對于一般的設(shè)計者來講，上述設(shè)置過于復(fù)雜。應(yīng)用Analyst的方法，針對設(shè)計者經(jīng)常遇到的設(shè)置問 題，軟件己進行優(yōu)化，因此，極大減少了手動干預(yù)和用戶錯誤，并極大提高了結(jié)果的精度。
Analyst工具的設(shè)計流程
Microwave Office己通過多種方法賦予了設(shè)計者在電路設(shè)計中靈活應(yīng)用電磁仿真的能力。這種用戶模式一直在改善，包括提取的概念:自動選擇版圖，并進行電磁仿真，仿真之后的結(jié)果自動導(dǎo)入到電路設(shè)計中。
圖一：作為AWR設(shè)計環(huán)境部分的Analyst被集成的流程
圖2. Analyst自動生成參數(shù)化控制的版圖(Pcells)
AWR 持續(xù)的對應(yīng)用在Microwave Office中電磁仿真功能進行改善(提取流程/提取模塊)，現(xiàn)在通過Analyst工具向用戶提供了3維有限元電磁分析功能。在Analyst之前，變 量可以控制版圖，并可對模型進行參數(shù)掃描，如：創(chuàng)建一個用戶自定義的帶有V形切口的T型結(jié)。設(shè)計者可以對模型的參數(shù)進行調(diào)諧，甚至進行優(yōu)化。版圖也可以應(yīng) 用預(yù)先定義的PceII，如圖2所示，它的形狀是由參數(shù)所控制。應(yīng)用Analyst，可在電磁環(huán)境中利用與平面電路拓撲相似的方法創(chuàng)建3維結(jié)構(gòu)。如，可應(yīng) 用Pcell創(chuàng)建3維鍵合線，球柵陣列(BGA)，錐形過孔等。當然也包括有限尺寸的介質(zhì)塊、封裝等常見的3維為連續(xù)性問題。
實際的芯片/封裝/電路板案例
Analyst最主要的優(yōu)點是實現(xiàn)了與AWR的Microwave Office設(shè)計與仿真環(huán)境的緊密結(jié)合。為了說明這種獨特的功能在實際應(yīng)用中的價值，讓我們來看一個例子:信號從電路板傳輸?shù)侥K再傳輸?shù)叫酒窂降膬?yōu)化。
圖3.分析了電路板上端口1到芯片上的端口2之間的傳輸性能
圖3展示了對電路板，模塊和外圍芯片的研究。在主板上，信號從1端口通過BGA到達模塊上，沿著模塊上的走線，并通過鍵合線到達芯片上的2端口。設(shè)計目標是在10GHz到20GHz整個頻率范圍內(nèi)使得回波損耗優(yōu)于20dB。
4.在仿真之前10-20GHZ的回波損耗
圖4展示了Analyst仿真結(jié)果， 產(chǎn)品布局設(shè)計的照片表明，設(shè)計的目標尚未得到滿足。為了解決這個問題， Analyst與Microwave Office設(shè)計環(huán)境結(jié)合使用，通過一個三級方法來使得優(yōu)化設(shè)計簡單易用。
·隔離特定區(qū)域
·指定他們的電性能
·修改布局使行為規(guī)范
工程師可以使用Analyst的許多功能修改產(chǎn)品的設(shè)計。此工具具有仿真部分版圖的功能，從而減少問題的尺寸并增加仿真的靈活性(步驟1)。再將 Analyst的結(jié)果導(dǎo)入到原理圖中，為電容添加到端口，并對電容的值進行調(diào)諧和優(yōu)化(步驟2)。然后增大版圖尺寸以獲得額外的電容和電感(步驟3)。最 終，只仿真我們關(guān)心的部分版圖。在這種方式下， Analyst旨在最大限度地減少仿真所需的時間。這個三級方法給出的最終解決方案是:鍵合線增加了一倍并且短路來減少電感，縮小鍵合線的焊盤和旁邊的地 的空隙來增加電容，移除電板上的過孔來減少環(huán)路電感并對電容進行補償。最后對整個結(jié)構(gòu)進行驗證，以確保設(shè)計成功(圖5)。
圖5.仿真了整個信號路徑—在整個頻帶內(nèi)滿足回波損耗滿足小于-20dB的設(shè)計要求
Analyst的更多應(yīng)用
Analyst專為高頻封裝，電路板和模塊化中需要射頻/微波設(shè)計者進行分析的互連線問題所設(shè)計。
芯片級互連線
在 GaAs，GaN，SiGe，或BiCMOS集成電路中，螺旋電感、電容、過孔和空氣橋會引入耦合，若平面或3維電磁仿真工具不能對其進行精確求解則會使 電路性能欠佳.通過對芯片級的互連線進行求解，Analyst結(jié)合各種獨特的功能允許您輕而易舉得整個集成電路的佳能。
集成電路/封裝級互連線
Analyst非常適合對芯片和封裝間的鍵合線、焊球等互連線進行求解。
封裝/電路板/模塊的互連線
可通過如：鍵合線、焊球等3雄互連線將多種芯片和其他無源結(jié)構(gòu)集成到電路板或模塊中，Analyst可精確的對各種相關(guān)的寄生效應(yīng)進行分析。
ANALYST的技術(shù)和創(chuàng)新
電磁仿真常被設(shè)計者用于對集成電路、印刷電路板、模塊和相關(guān)封裝中的物理版圖和互連結(jié)構(gòu)的電磁效應(yīng)進行精確計算。Analyst的主要優(yōu)點在于其與 Microwave Office電路設(shè)計環(huán)境的緊密結(jié)合。應(yīng)用將Analyst無縫的集成到Microwave Office中的設(shè)計流程，電路設(shè)計者在節(jié)省設(shè)計時間(更少的鼠標點擊和菜單設(shè)置)同時，可了解更多的電磁效應(yīng)對電路性能的影響，如:可以應(yīng)用鍵合線和球 柵陣列的3維Pcell簡化版圖設(shè)置和繪圖。電磁版圖也支持層次設(shè)計，允許設(shè)計重用。在不離開Microwave Office設(shè)計環(huán)境的同時，可以方便的應(yīng)用參數(shù)化版圖進行調(diào)諧，優(yōu)化，靈敏度和成品率分析。由于Analyst專為射頻/微波設(shè)計者所優(yōu)化，設(shè)計者并不 需要對電磁仿真軟件的設(shè)置進行詳細了解。它現(xiàn)在可以無縫的將3維電磁分析集成到關(guān)鍵仿真，如優(yōu)化，調(diào)諧，靈敏度，成品率分析及應(yīng)用諧波平衡的非線性電路中 并獲得分析結(jié)果。設(shè)計者僅需將注意力集中在其設(shè)計上，需要時即可輕而易舉的使用3維電磁仿真工具，而不需要花費大量的時問學(xué)習(xí)復(fù)雜的電磁仿真工具。最重要 的是設(shè)計者可在電路設(shè)計上花費更多的時間，僅用少許的時間學(xué)習(xí)3維電磁仿真工具。
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