Продукты компании ANSYS:

SIwave

SIwave

Новый релиз программных продуктов ANSYS 15.0 для электромагнитного моделирования
Новая линейка программных продуктов ANSYS SIwave для виртуального прототипирования печатных плат

Скачать

Пакет SIwave™ моделирует работу печатных плат и корпусов интегральных микросхем (ИМС) для полного анализа каналов. Этот программный продукт позволяет инженерам выполнять анализ целостности сигнальных цепей  в диапазоне от постоянных токов до частот, соответствующих скоростям обмена 10 Гбит/с. SIwave формирует частотно-зависимые модели сигнальных сетей и цепей распределения питания, пользуясь базами данных слоев в формате ECAD, и предназначен для выявления проблем сигнальных и питающих цепей, что особенно актуально при разработке новейших изделий. Все электрические пути на плате могут быть проанализированы с применением полных методов электромагнитного численного моделирования и c учетом эффектов связи между корпусами и платами, что часто не принимается во внимание. Для полного описания каналов используется программа моделирования сетей на пластине ИМС, учитывающая  эффекты первого порядка в кремнии. Использование моделей Apache RedHawk™ позволяет анализировать динамические эффекты, возникающие при коммутации ключей.

Анализ целостности сигнальных и питающих цепей

В пакете SIwave применяются специализированные полноволновые алгоритмы, использующие метод конечных элементов для вычисления резонансов, отражений, межполосковой связи, шума коммутации, связей между шинами питания и земли, распределений постоянных токов и напряжений, картин распределения поля в ближней и дальней зоне для высокоскоростных печатных плат и сложных корпусов ИМС.

Промышленное применение

Рис. 1 — Визуализация падений постоянного напряжения

Рис. 2 — Визуализация собственных колебаний для отображения энергии при резонансах

Рис. 3 — Выделение данных о целостности сигнальных, питающих цепей и электромагнитной совместимости при полноволновом анализе печатных плат и корпусов

Легкость выделения слоев

SIwave может выделять законченные элементы разработки (включая комбинации заземляющих и питающих слоев с предварительно заданной геометрией, соединительные отверстия, сигнальные дорожки и элементы цепей) с непревзойденной точностью и скоростью и не требуя потенциально трудоемкой декомпозиции. SIwave вычисляет S, Y и Z-параметры, модели соединений IBIS (ICM), отображает трехмерные электромагнитные поля и формирует полноволновые SPICE-модели для последующего анализа во временной и частотной области при помощи DesignerSI™, DesignerRF™ Nexxim®, Simplorer® или  пакетов других производителей, совместимых с моделями SPICE, например, Synopsys® HSPICE® и Cadence® PSpice®.

Встроенные средства для вычисления постоянных напряжений и токов

SIwave позволяет инженерам вычислять падения напряжений до и после формирования конструкции подложки, определять плотности токов и распределение мощности по постоянному току для того, чтобы гарантировать, что сеть распределения питания (Power Distribution Network, PDN) может обеспечить подачу необходимой мощности к интегральным  цепям и контактные элементы, например, выводы или  шаровые контакты, имеют достаточные размеры и массу для минимизации потерь.

Электромагнитная интерференция и электромагнитная совместимость (ЭМИ/ЭМС)

Моделирование ЭМИ/ЭМС может проводиться для болей ближней и дальней зоны. SIwave использует алгоритмы HFSS™ для получения точных и подробных данных о взаимодействии полей над и под платами или корпусами. Совместное применение этих алгоритмов и моделирования резонансных мод колебаний позволяют получить картину полей до стадии производства, уменьшая число производственных итераций, необходимых для выполнения требований заказчика. SIwave предоставляет возможность получения данных, недостижимых для экспериментального изучения, и позволяет инженерам избавиться от нежелательной электромагнитной интерферен-ции. Кроме того, разработчики могут количественно оценивать компоненты поля EX,Y,Z и HX,Y,Z при помощи трехмерных поверхностей. Это позволяет убедиться в том, что сделанные изменения исправляют проблемы, выявленные на этапе численного моделирования. Соединение SIwave с DesignerSI, DesignerRF и HFSS предоставляет уникальную возможность изучения полей печатных плат и корпусных элементов в составе целого изделия в зависимости от передаваемых данных.

Рис. 4 — Визуализация переменных напряжений в частотной области

Особенности SIwawe

Анализ S, Y и Z-параметров сетей для задач, требующих исследования целостности сигнальных и питающих цепей печатных плат и корпусных элементов

  • Интегрированный вычислитель S, Y и Z-параметров с фильтрами вносимых потерь и отражения 
  • Вычислитель S, Y и Z-параметров для систем на смешанных модах
  • Разметка дифференциальных сетей
  • Автоматизированный анализ для обеспечения развязки
  • Навигатор по библиотеке емкостных элементов
  • Простой интерфейс для анализа цепей на сосредоточенных элементах
  • Представление дорожек конечными элементами с трапецеидальными и шестиугольными поперечными сечениями 
  • Учет частотной зависимости потерь в диэлектриках и меди
  • Учет потерь на шероховатости поверхности
  • Использование решений на основе метода конечных элементов
  • Расчет характеристик линий на основе метода моментов (MoM) в двумерном представлении (параметров Zo, Td, R, L, C, G и др.)

Вычислитель I2R по постоянному току для печатных плат и корпусов

  • Адаптивное уточнение шага сетки
  • Вычисление падения постоянного напряжения, плотности тока и мощности
  • Точный трехмерный анализ связей через провода и токи утечки
  • Анализ сопротивления контуров
  • Представление выходов распределенных резистивных сетей в формате SPICE
  • Возможность взаимодействия с
  • ANSYS® Icepak™ для теплового анализа

Вычислитель излучений печатных плат и корпусов

  • Анализ резонаторных полостей, включая паразитные параметры устройств в формате Touchstone
  • Анализ полей ближней зоны, в т.ч. EX,Y,Z и HX,Y,Z
  • Анализ полей дальней зоны
  • Моделирование ЭМИ/ЭМС при использовании совместно с Ansoft Designer  или DesignerSI
  • Возможность подключения к HFSS  и использование устройства, моделируемого в SIwave, в качестве возбудителя

Автоматическая проверка и исправление корпусов и плат

  • Правила проверки, зависящие от моделирования
  • Пересекающиеся и перекрывающиеся полигоны
  • Обработка коллизий из-за различных соединений
  • Расчет закороченных сетей и сетей с неправильным подключением 
  • Учет неправильных объединений и неучтенных полигонов.

Высокопроизводительные вычисления

Технологии вычислителя SIwave используют подпроцессы и ресурсы нескольких процессорных ядер для уменьшения времени решения обширных задач. Такая параллелизация позволяет проводить для корпусов, интегрированных на плате, полный анализ целостности сигнальных, питающих цепей и электромагнитной интерференции.

Вычислитель с выдачей рекомендаций по целостности цепей питания (SIwave PI Advisor)

SIwave 5.0 содержит новую опцию SIwave PI Advisor, отвечающую растущему применению компонентов с малыми форм-факторами и низкой стоимостью. Этот новейший полноволновой вычислитель электромагнитного поля может автоматически оптимизировать развязывающие конденсаторы корпуса и платы с использованием генетического алгоритма обрыва земли (ground breaking genetic algorithm). Эта технология значительно упрощает процесс анализа целостности цепей питания, уменьшая стоимость и время выхода на рынок готового изделия.

Макромоделирование

SIwave обеспечивает непревзойденный уровень точности для плат и корпусных разработок, позволяя производить полное численное моделирование переходных процессов в канале на многих платформах численного моделирования цепей. SIwave применяет патентованную технологию TWA, позволяющую пользователям контролировать и  улучшать пассивность и обусловленность. Эта технология уменьшает число ошибок, возникающих при моделировании переходных  процессов во временной области на нескольких вычислительных платформах. Поддерживаются как SPICE-модели с синтаксисом HSPICE and PSpice, так и американские модели для космических разработок Nexxim и Simplorer.

Рис. 5 - Визуализация плотности постоянных токов шины питания ядра и возвратных токов на «землю»

Среда для макромоделирования

  • Контроль и улучшение пассивности и обусловленности
  • Результаты расчета S-параметров в формате Touchstone
  • Результаты расчета в формате IBIS ICM
  • Результаты расчета в виде модели на сосредоточенных параметрах RLCG
  • Результаты расчета в формате Full Wave Spice
  • Совместимость с моделями для космических разработок Nexxim and Simplorer
  • Совместимость с HSPICE, PSpice и Spectre

Создание и редактирование слоев печатных плат и корпусных элементов

  • Использование фрагментов печатных плат и корпусов
  • Возможность повторного использования старых разработок
  • Удаляет избыточные части сложных конструкций
  • Позволяет объединять на печатной плате многие типы корпусов
  • Создание иллюстраций
  • Утилита рисования линий
  • Средство разработки и редактирования переходных отверстий между посадочными местами
  • Утилита рисования прямоугольников и полигонов
  • Емкостные области
  • Возможность объединения выводов и групп в одном узле
  • Группировка выводов от многих компонентов
  • Размещение элементов цепи
  • Обмен выводами
  • Использование элементов цепи,  источников и зондов
  • Порты, источники напряжения и тока
  • Резисторы, емкости и индуктивности
  • Файлы в формате Touchstone
  • Контроль правильности разработки с автоматическим исправлением ошибок
  • Утилита измерений
  • Площадки переходных отверстий  для шаровых и пружинных контактов
  • Утилита создания проводной связи по стандарту JEDEC
  • Утилита создания нестандартных проводных соединений
  • Утилита создания шаровых и пружинных контактов
  • Обслуживание библиотек
  • Экспорт и импорт:
    • файлов «Stack up»
    • файлов отображения компонентов
    • шаблонов SIwave
    • скриптов VisualBasic

Применение SIwave

Проверка целостности сигнальных и питающих цепей

  • SSN/SSO
  • Высокоскоростной последовательный анализ
  • Выделение и анализ развязывающих конденсаторов
  • Численное моделирование печатной платы в корпусе

Анализ печатных плат и корпусов по постоянному току

  • Расчет распределенной резистивной сети с использованием трехмерного метода конечных элементов
  • Представление результатов в одномерном и трехмерном виде
  • Тепловой анализ

Анализ электромагнитной интерференции и совместимости для печатных плат и корпусов

  • Визуализация векторов Е и Н для полей ближней зоны
  • Компоненты EX,Y,Z и HX,Y,Z
  • Визуализация полей дальней зоны
  • Моделирование интерференции и совместимости с учетом передаваемых данных (совместно с Ansoft Designer)
  • SIwave при динамическом подключении к HFSS моделирует возбудитель при анализе полей внутри корпуса

Рис. 6 – Утилита объединения печатных плат в корпусе

Широкая многопрофильность

SIwave взаимодействует с другими пакетами ANSYS для моделирования различных физи-ческих  параметров электронных компонентов. Одной из опций является возможность экспорта карты распределения питания из SIwave в ANSYSIcepak. Это междисциплинарное решение позволяет производить точное тепловое модели-рование печатных плат и корпусов ИМС, используя данные о рассеянии мощности источника питания для нахождения мощности тепловых источников. Технология моделирования Icepak решает сложные задачи, связанные с рассея-нием тепла от электронных компонентов, кото-рое может вызвать их преждевременный выход из строя из-за перегрева.

Автоматизация процесса разработки

SIwave плавно интегрируется в существующие процессы проектирования путем импорта геометрических параметров изделия непосредственно из пакетов, работающих на уровне EDA, таких, как Cadence Allegro®/APD, Sigrity Unified Package Designer™ (UPD) Mentor Graphics Board Station®, Expedition™ and PADS®, Zuken CR5000 и соответствующих стандарту ODB++. Получаемые в результате SYZ-сети или полноволновые модели SPICE™ могут быть импортированы в существующие пакеты моделирования сетей, такие, как DesignerSI, DesignerRF, Simplorer или другие SPICE-совместимые пакеты.

Преимущества ANSYS

Средства численного моделирования компании ANSYS, не имеющие аналогов по функциональности и глубине проработки инженерных решений, позволяют компаниям, использующим ее продукты, воплощать свои передовые идеи в работающих изделиях и инновационных проектах. Сегодня практически все компании, входящие в первую сотню компаний «FORTUNE Global 500», делают инвестиции в использование численного моделирования для инженерных приложений, считая это ключевым направлением, которое может обеспечить победу в глобальной конкуренции. И они выбирают ANSYS, используя его широчайшие возможности для решения своих сложных инженерных задач. Масштабируемость решений ANSYS обеспечивает возможность адаптации к нуждам пользователей в рамках единой архитектуры, настраиваемой исходя из требований к разрабатываемым системам и процессам. Поэтому неудивительно, что наиболее успешные компании делают свой выбор в пользу ANSYS, имеющей на протяжении 40 лет репутацию ведущего производителя средств моделирования для инженерных задач.