原标题：电磁仿真工具有助于优化芯片设计

　　EM 仿真工具有助于加快片上设计周期时间。

　　近年来，电子技术的快速发展催生了越来越紧凑、性能和效率越来越高的设备。不同类别的电子元件运行的更高工作频率不可避免地给芯片设计人员带来了重大挑战，尤其是与电磁干扰问题相关的挑战。

　　Samsung Foundry 将采用 Ansys Inc. 的电磁仿真工具，在最先进的芯片、节点和工艺技术上开发超现代设计，包括 5G/6G。Ansys 的仿真解决方案将为三星最先进的半导体技术提供具有更大容量、速度和集成能力的综合电磁感知设计流程，从而加快片上设计周期时间以提高高速连接性，同时帮助减少设计错误和风险.

　　电磁仿真

　　解决电磁干扰问题的一种方法是使用适当的电磁仿真工具。多年前，电磁仿真的需求主要与电感器件有关。芯片制造商希望在芯片上设计和优化笨重的电感器，因为这些组件最初是在封装中设计的。后来随着技术的发展，芯片厂商可以在芯片上设计电感，这就是他们在电磁仿真方面的重点。

　　这种主要关注电感器的趋势一直持续到工程师开始设计更高频率的芯片。当 RF IC 开始在市场上占据主导地位时，电磁仿真成为按时按预算生产正确产品的更高要求。

　　Ansys 的电磁仿真工具

　　Ansys 是一家被各行各业的设计师、工程师和研究人员广泛采用的工程仿真软件和技术供应商，它提供了一套完整的电磁仿真工具套件，可帮助芯片制造商 优化高速连接。

　　Ansys 片上电磁仿真产品组合首席产品经理 Kelly Damalou 表示：“如今，客户开始越来越相信电磁仿真，这主要是因为频率增加和数据速率更高的信号加剧了电磁串扰。 , 在接受 EE Times 采访时。

　　最近，Samsung Foundry 选择了 Ansys 的电磁仿真工具套件，以采用最先进的工艺技术开发最先进的设计，包括 5G/6G。

　　Ansys 软件工具卓越的容量、速度和集成能力将使三星设计人员能够将电磁设计周期时间缩短 10 倍，从而缩短上市时间。

　　三星设计人员 将利用 Ansys 的电磁设计工具 Ansys RaptorX、Ansys VeloceRF 和 Ansys Exalto，帮助将小型设计的上市时间缩短两到三周，复杂设计的上市时间最多缩短两个月：

　　VeloceRF：一种感应器件综合和建模工具，支持低至 3 nm 的高级节点并与领先的 EDA 平台集成(图 1)

　　RaptorX：一种大容量电磁求解器，针对高速射频 IC、数字 SOC 和 2.5D/3D IC 等硅应用进行了优化。

　　Exalto：一种电磁感知寄生参数提取软件解决方案，使 IC 设计工程师能够在签核阶段准确预测电磁耦合效应。

　　凭借 优化计算和建模的自动化 功能以及更大的容量，Ansys 的软件将使三星团队能够以更快的速度和更高的保真度进行设计。

　　图 1：Ansys VeloceRF 大大缩短了合成和建模复杂螺旋器件和 T 型线所需的时间，从而缩短了设计周期(来源：Ansys)

　　通过提取集总元件寄生效应并为电、磁和基板耦合创建正确模型，Ansys Exalto(如图 2 所示)是一种后 LVS RLCk 提取软件解决方案，使 IC 设计人员能够精确捕获各种模块之间的未知串扰在设计层次结构中。Exalto 可以补充您选择的 RC 提取工具，并与大多数 LVS 解决方案接口。

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　　图 2：低噪声放大器中的片上变压器(来源：Ansys)

　　从明年开始，Ansys 的客户将能够在单个节点上将设计周期时间进一步缩短两倍，而通过采用分布式架构并同时在八个节点上执行仿真，设计周期时间将进一步缩短两倍以上，据达马卢说。

　　包括5G 和 6G在内的射频设计 非常具有挑战性。从一代电信协议过渡到下一代的最大挑战是设备也需要支持旧协议。

　　Damalou 说：“如果你考虑所有这些以不同频率通信的收发器，但一个接一个紧密集成，那么你可以想象这是一场电磁串扰噩梦。”

　　工程师不仅需要优化其中一种通信协议(例如 6G)的设计，而且还必须确保它不会耦合和串扰或干扰相邻的收发器，例如 5G、4G 和 3G . 从电磁角度来看，这是最大的挑战之一。

　　另一个挑战与使现象更加强烈的高频有关。年复一年，电子技术不断发展，生产工艺从 7、5 纳米发展到 3 纳米。

　　“RaptorX 是唯一能够对与 7、5 和 3 纳米工艺制造相关的高级布局相关效应进行分析建模的求解器”，Damalou 说。

　　在 Ansys 的客户中，也有从事大功率应用的公司。尽管技术和材料不同，但它们面临着与高速芯片制造商相同的挑战。

　　RaptorX 以及 Ansys 的所有电磁组合工具都使用来自代工厂的 ICT 或 iRCX 文件中描述的技术。这些文件包含相关信息，例如层厚度尺寸、厚度变化、介电常数、温度系数等。电磁仿真工具还可以通过提供版图求解麦克斯韦方程组来计算电磁模型。

　　“我们的工具一代又一代地出现问题和错误，当然，我们已经建立了一个非常强大的验证和质量保证框架，其中包含来自客户芯片或我们内部基准测试的数千个数据点Ansys 黄金参考求解器，”Damalou 说。“这保证了 RaptorX 电磁模型的准确性。RaptorX 已通过所有主要代工厂的多项最先进工艺以及 2.5D 和 3D IC 架构的认证。”

　　路线图

　　Ansys 的路线图包括与工作流程的容量和速度以及去年推出的名为 RaptorQu 的工具的开发相关的进一步改进。RaptorQu 是一种电磁求解器，专注于用于量子处理器的超导硅。它使用与 RaptorX 相同的技术和容量，只是对超导体的关注不同。

　　Damalou 说：“这是另一个重点，我们相信我们在量子计算方面看到的投资是值得的。” “将会有巨大的发展，我们将在不到 10 年的时间内看到商业成果。”

　　本文最初发表于 EE Times。

　　毛里齐奥·迪·保罗·埃米利奥拥有博士学位 物理学专业，是一名电信工程师。他曾参与引力波研究领域的各种国际项目，设计热补偿系统、X 射线微束以及用于通信和电机控制的空间技术。自 2007 年以来，他以技术作家的身份与多家意大利语和英语博客和杂志合作，专攻电子和技术领域。从 2015 年到 2018 年，他担任 Firmware 和 Elettronica Open Source 的主编。Maurizio 喜欢撰写和讲述有关电力电子、宽带隙半导体、汽车、物联网、数字、能源和量子的故事。Maurizio 目前是 Power Electronics News 和 EEWeb 的主编，以及 EE Times 的欧洲记者。他是 PowerUP 的主持人，这是一个关于电力电子的播客。