Exponentielle Innovation: HFSS

Neuauflage von Plato

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Das alte Sprichwort: „Wenn es nicht kaputt ist, repariere es nicht“ ist für Innovatoren ebenso anstößig wie für Grammatiker. Nur weil etwas gut funktioniert, heißt das nicht, dass es nicht besser funktionieren kann. Wenn sich die Zeiten ändern und die Technologie voranschreitet, bewegen Sie sich entweder vorwärts oder bleiben zurück.

Wenn Sie nicht auf die neueste elektromagnetische Simulationssoftware Ansys HFSS aktualisiert haben, wissen Sie nicht, was Sie vermissen. Stellen Sie sich vor, Sie könnten riesige, vollständige elektromagnetische Designs lösen und dabei die Genauigkeit und Zuverlässigkeit von HFSS beibehalten. Wie wird das Ihre Designmethodik verändern? Wie viel schneller werden Sie auf den Markt kommen? Wie viel bessere Produkte werden Sie liefern?

Elektromagnetische Simulation entwickelt sich

Der Bedarf an Geschwindigkeit und Kapazität nimmt weiterhin erheblich zu, und HFSS hat in seiner über drei Jahrzehnte währenden Geschichte Schritt gehalten. Heute hat die Entwicklung der Hardware und ihre exponentiell höheren Leistungs- und Designspezifikationen die Notwendigkeit vorangetrieben, erstaunlich große und komplexe Designs zu lösen, die noch vor drei Jahren undenkbar waren.

Mit der Entwicklung der Simulationsanforderungen hat sich die HFSS-Hochleistungs-Computing-Technologie (HPC) zusammen mit ihnen weiterentwickelt, um die Anforderungen zu erfüllen. Desktop-Computer mit mehreren Prozessoren wurden Ende der 1990er Jahre eingeführt. Mit dieser Innovation hat HFSS Matrix Multiprocessing (MP) bereitgestellt, um HFSS-Benutzern eine schnellere Simulation und eine schnellere Markteinführung zu ermöglichen.

Als nächstes kam 2010 die bahnbrechende Domain Decomposition Method (DDM)-Technologie. Dadurch konnte ein einzelnes HFSS-Design in elastischer Hardware über verteilten Speicher gelöst werden, was zu einer Größenordnungszunahme der Problemgröße führte. Wie immer bei HFSS wurde dies kompromisslos in Bezug auf die Lösung einer vollständig gekoppelten elektromagnetischen Systemmatrix erreicht. Hüten Sie sich vor anderen Lösungen, die paralleles DDM beanspruchen, da sie die sogenannten „Domänen“ heimlich über interne Ports koppeln und dadurch die Strenge und Genauigkeit riskieren könnten, die für innovative Designs erforderlich sind. Wenn sie nur einfache, auf Übertragungsleitungen ausgerichtete Modelle vergleichen, sollten Sie neugierig und besorgt sein.

Matrix Multi-Processing ist nicht auf eine einzelne Maschine beschränkt. Im Jahr 2015 wurde der HFSS Distributed Memory Matrix (DMM) Solver eingeführt, der den Zugriff auf mehr Speicher auf elastischer Hardware ermöglicht, ohne die Strenge zu beeinträchtigen. Dies ermöglicht die größte Genauigkeit, das niedrigste Grundrauschen und den besten Wirkungsgrad für extrem große Modelle mit vielen Ports mit kompromissloser Genauigkeit.

Wir verfeinern DMM in HFSS weiter. Als Ergebnis kontinuierlicher Innovationen wie der 2020 eingeführten HFSS Mesh Fusion war die Kapazitätssteigerung bei HFSS exponentiell und reichte von 10,000 Unbekannten im Jahr 1990 bis zu über 800 Millionen Unbekannten im Jahr 2022, und wir gehen davon aus, dass wir bald die 1B-Schwelle überschreiten werden.

Entwicklung der HFSS-Simulationskapazität

Abbildung 1 – Die Entwicklung der elektromagnetischen Simulationskapazität von HFSS

Drei jüngste Innovationen, die zu solch beeindruckenden Geschwindigkeitssteigerungen beitragen, sind der IC-Modus und Meshing, eine neue verteilte Mesh-Fusion-Solver-Option im HFSS-3D-Layout und die Integration der ECADXplorer-Kapazität in das 3D-Layout, wodurch die Kapazität und Benutzerfreundlichkeit für GDS-basiert verbessert werden Simulationsabläufe.

Wir haben auch die Frequenzdurchläufe beschleunigt. Die Spectral Decomposition Method (SDM) wurde Anfang der 2000er Jahre eingeführt und ermöglicht die parallele Lösung der Punkte im Frequenz-Sweep sowohl auf gemeinsam genutzter als auch auf elastischer Hardware. Seit SDM haben wir die Algorithmen kontinuierlich verbessert und neue Innovationen eingeführt, wie z. B. die S-Parameters Only (SPO)-Matrix-Lösung. Indem wir einen kleineren Speicherpunkt für Frequenz-Sweep-Punkte bereitstellen, können wir eine Beschleunigung pro Lösungspunkt erreichen. Diese Speicherreduzierung zahlt sich weiter aus, da Sie mehr Frequenzpunkte parallel mit dem freigewordenen Speicher lösen können, was zu schnelleren Frequenzdurchläufen führt, ohne die Genauigkeit zu beeinträchtigen.

Ansys entwickelt kontinuierlich HFSS. Die technologischen Durchbrüche von MP, SDM, DDM, DMM und SPO zusammen mit Mesh Fusion zeigen das Engagement von Ansys für eine kontinuierliche Verbesserung der Kapazität und Leistung, ohne Kompromisse bei der Genauigkeit einzugehen. Die HFSS-Workflow- und Solver-Technologie ermöglicht jetzt eine enorme Systemkapazität; IC plus Gehäuse plus PCB, vollständig gekoppelt und kompromisslos, ist jetzt machbar und Routine. HFSS Elastic Computing löst Probleme, die achtmal größer sind als noch vor zwei Jahren und 40-mal größer als die der Konkurrenz. Zusammen ermöglichen diese führenden Fähigkeiten in der computergestützten elektromagnetischen Simulation die modernsten Designarbeiten von heute, die von 3D-IC bis hin zu MIMO und phasengesteuerten Antennenarray-Designs für 5G/6G reichen. Aus diesem Grund verlassen sich führende Halbleiterunternehmen allgemein auf HFSS, um ihre Designs zu verifizieren. Wenn Sie nicht das neueste HFSS verwendet haben, wissen Sie nicht, was Sie verpassen.

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