Ansys HFSS Layout không giới hạn cho mọi kỹ sư

Để thúc đẩy phong trào đổi mới trong khoa học điện tử, các kỹ sư phải tích hợp nhiều chức năng hơn cùng với việc giảm mức tiêu thụ điện năng vào các footprint nhỏ hơn. “footprint” hay “land patter” là sự sắp xếp của các miếng đệm - pad (trong công nghệ gắn trên bề mặt) hoặc các lỗ xuyên - via (trong công nghệ xuyên lỗ) được sử dụng để gắn và kết nối bằng điện một bộ phận với bảng mạch in).

Và để giành chiến thắng trong cuộc đua ra thị trường, các kỹ sư phải tự tin thực hiện mô phỏng thiết kế phức tạp nhanh hơn bao giờ hết.

Các nhà quản lý kỹ thuật ngày nay cần nhóm của họ mô phỏng và lặp lại các thiết kế một cách nhanh chóng với thời gian thiết lập kỹ thuật tối thiểu. Họ sẽ phải đối mặt với thách thức không có thời gian cũng như nguồn lực để tìm và tuyển dụng các kỹ sư có chuyên môn sâu về mô phỏng.

Thay vào đó, họ cần các kỹ sư được trang bị sản phẩm và kỹ năng thiết kế phù hợp – họ không nhất thiết phải là chuyên gia về tính toán điện từ - và cấp cho họ quyền truy cập vào Ansys HFSS.

Đối với các thiết kế bản mẫu in (layout-based designs) (ví dụ: bản mạch in - PCB, gói mạch tích hợp - IC package, lớp silicon trung gian - interposer hoặc IC), điều quan trọng là từ quan điểm về hiệu quả của khối lượng công việc để tận dụng luồng mô phỏng phù hợp, Ansys HFSS 3D Layout.

Trước đây, nhiều người dùng HFSS để thiết kế layout không cho rằng có thể mô phỏng được một thiết kế phức tạp như toàn bộ mô-đun DIMM vì làm việc trong quy trình làm việc HFSS 3D cổ điển có thể cần nhiều ngày để thiết lập và giải quyết. Do đó, các kỹ sư đã phá vỡ các thiết kế lớn và mô phỏng các thiết kế nhỏ hơn, mô phỏng từng phần.

Cách tiếp cận này có thể ảnh hưởng đến độ chính xác của phân tích.

Đối với những kiểu thiết kế này, HFSS 3D Layout có thể giảm thời gian thiết lập mô hình từ hàng giờ xuống còn vài phút với luồng ánh xạ trực tiếp đến công cụ thiết kế.

Tận dụng kiến thức về hình dạng hình học như stack-up (Stack-up design là sắp xếp các layer Signal, Power, GND để đáp ứng các yêu cầu về điện và cơ khí của một thiết kế cụ thể), nguồn, vị trí nối đất và vị trí các chân pin cũng như làm việc với các hình học nguyên thủy như các đường mạch - traces, các lỗ -vias và các chân linh kiện - pads.

HFSS 3D Layout có thể tự động hóa phần lớn các thiết lập. Bằng cách chuyển thời gian thiết lập từ người sang máy và tận dụng khả năng phần cứng mềm dẻo của HFSS (elastic hardware capability), HFSS 3D Layout có thể giải quyết các mô hình lớn hơn và phức tạp hơn những gì bạn nghĩ trước đây.

Cuối cùng, chi phí phát triển được giảm xuống với quy trình mô phỏng được tối ưu hóa, điều này thúc đẩy đáng kể sự đổi mới của các sản phẩm thế hệ tiếp theo.

Mô phỏng nhanh chóng các thiết kế phức tạp

HFSS 3D Layout gần đây đã được đưa vào thử nghiệm bằng cách mô phỏng một mô-đun SO-DIMM rất phức tạp, bao gồm một PCB tám lớp với tám mô-đun hai lớp, 64 nets và 128 ports.

Sử dụng HFSS 3D Layout, thời gian thiết lập chỉ còn vài phút và với bộ giải HPC mới nhất của Ansys HFSS, các kết quả công nghệ được thay đổi nhanh chóng cho một thiết kế rất phức tạp.

Thiết lập thiết kế cực kỳ đơn giản. Sau khi nhập các tệp thiết kế, quy trình làm việc sẽ tự động sắp xếp và căn chỉnh lắp ráp. Sau đó, một tiện ích Pin to Pin được tích hợp giúp xác định các thành phần và các chân (pin) của chúng và tự động thiết lập các kích thích để tạo ra mô hình tham số-s (s-parameter models) cho lắp ráp.

Pin to Pin cũng có thể loại bỏ một thiết kế phụ từ bố cục lớn để mô phỏng được tập trung hơn. Tiếp theo, bằng cách sử dụng tự động thiết lập giải pháp, kỹ sư xác định tần số quét mong muốn, lựa chọn sự cân bằng giữa độ chính xác với tốc độ và mô phỏng đã sẵn sàng hoạt động.

Để chạy giải pháp, HFSS được bật trên Ansys Cloud, được xây dựng trên Microsoft Azure. Bộ giải truy cập vào Ansys Cloud thông qua một cổng thông tin tích hợp, trực quan.

Người dùng chọn cấu hình máy và mô phỏng tắt và chạy. Đối với quá trình hậu xử lý, kết quả có thể được tải xuống từ cổng hoặc được truy cập từ xa trong phiên trình duyệt của cơ sở hạ tầng máy tính ảo (VDI) trong Ansys Cloud, không cần tải xuống dữ liệu giải.

Gần đây, HFSS 3D Layout và Ansys Cloud đã kết hợp để giải quyết vấn đề SO-DIMM. Sử dụng cấu hình Ansys Cloud bốn nút, 32 lõi mỗi nút, toàn bộ quá trình mô phỏng chỉ trong bảy giờ.

Điều này bao gồm 45 phút chia lưới ban đầu, hai giờ rưỡi chia lưới thích nghi và ba giờ bốn mươi lăm phút cho việc quét tần số. Tốc độ đã đưa ra không ảnh hưởng đến thiết kế hoặc độ chính xác.

Chi tiết hơn, bộ giải ma trận bộ nhớ đàn hồi phân tán (DMM) và bộ chia lưới của Ansys HFSS đã được cung cấp khả năng mô phỏng Ansys Cloud nhanh chóng. Bằng cách sử dụng DMM, một ma trận điện từ liên kết hoàn toàn (full coupled) đã được giải để đảm bảo rằng không có tương tác nào bị bỏ sót hoặc bị quét thiếu.

Không có quá trình đơn giản hóa tự động (auto-simplification) nào được thực hiện, chẳng hạn như loại bỏ các khoảng trống thực trong kết cấu nguồn/nối đất. Ngoài ra, không cần thiết phải dùng đến cách tiếp cận “chia để trị”, sử dụng các mô hình tham số-s (s-parameter models) được kết hợp với nhau. Bởi vì mô phỏng chỉ chạy trong một vài giờ, một kỹ sư có thể nhanh chóng lặp lại nhiều biến thể để đạt được thiết kế tối ưu.

Hé lộ: Mô phỏng kỹ thuật thậm chí còn nhanh hơn

Với việc tiếp tục nghiên cứu và phát triển thêm các đột phá, HFSS có thể giải quyết cùng một mô hình này nhanh hơn. Trên thực tế, HFSS đã cắt giảm thời gian mô phỏng hơn 20%, từ bảy đến năm giờ rưỡi, đồng thời bao phủ băng thông từ DC đến 50 GHz. Và còn nhiều hơn thế nữa!

Hãy tìm kiếm một bước đột phá lớn về công nghệ HFSS sẽ xuất hiện trong Ansys 2021 R1 vào đầu năm.

Với tốc độ này, thật khó tin khi nghĩ rằng năng lực và tốc độ của HFSS sẽ cải thiện như thế nào để xử lý các thiết kế sản phẩm thậm chí còn nhiều thách thức hơn trong tương lai. Với công nghệ tiên tiến, mạnh mẽ đã được kiểm chứng này, chỉ có “bầu trời mới là giới hạn”.

Muốn tìm hiểu sâu hơn về Ansys HFSS? Hãy tham gia check out the many HFSS articles, white papers and webinars here.

 

Bài viết liên quan:

• Hai tính năng tốt nhất trong Ansys HFSS 2021

• Đổi mới cách giảng dạy vật lý bằng các công cụ mô phỏng Ansys

• Ô tô sử dụng năng lượng mặt trời với Lightyear One