Řešič polí

Řešiče polí jsou pro konstruktéry integrovaných obvodů a desek s plošnými spoji základními nástroji pro analýzu a optimalizaci elektrických parametrů jejich návrhů.

Co je řešič pole?

Řešič pole je software pro elektromagnetické simulace, který řeší Maxwellovy rovnice. Umožňuje řešit kompletní Maxwellovy rovnice (plný vlnový řešič) nebo může řešit dílčí sadu, jako je extrakce parazitní kapacity nebo indukčnosti.

Software pro elektromagnetické simulace pomáhá simulovat elektromagnetická pole a řešit složité rovnice, aby byla zajištěna funkčnost a spolehlivost konečného výrobku. V oborových řešičích se běžně rozlišují diferenciální a integrální řešiče, z nichž každý má své silné stránky a možnosti využití.

Související produkty: Calibre xACT 3D Parasitic Extraction, Simcenter electromagnetics simulation, HyperLynx Advanced Solvers

Team of computer engineers at a desk selecting printed circuit boards, with programming displayed on a computer screen in a high-tech lab setting.

Pochopení výhod

Jaké jsou výhody použití řešiče pole ve srovnání s použitím standardního nástroje pro parazitní extrakci?

Zvýšení výkonu obvodu

Získejte bezkonkurenční přesnost při výpočtu parazitní kapacity, čímž zajistíte optimální výkon a spolehlivost integrovaných obvodů.

Zlepšení efektivity návrhu

Rychle identifikujte a vyřešte potenciální problémy v rané fázi procesu návrhu, čímž výrazně zkrátíte dobu vývoje a snížíte náklady.

Zajištění integrity výrobků

Přesnou simulací elektromagnetických interakcí zajistíte integritu a funkčnost svých návrhů v širokém rozsahu provozních podmínek.

Řešiče diferenciálního pole

Řešiče diferenciálního pole pracují na základě řešení Maxwellových rovnic pomocí metod konečných diferencí. Tyto metody diskretizují prostor na pravoúhlou síť, kde se v každém bodě počítá elektrické a magnetické pole. Tento přístup je vhodný pro analýzu vysokofrekvenčních efektů a ostrých přechodů v návrhu, jako jsou signální stopy na desce s plošnými spoji nebo propojení na čipu. Přesnost diferenciálního řešiče závisí na velikosti buněk mřížky použitých k diskretizaci prostoru – menší buňky vedou k přesnějším výsledkům, ale vyžadují více výpočetních prostředků.

Metody konečných diferencí (FD) a konečných prvků (FEM)

Diferenciální forma pole má dvě různé podoby, kterými jsou metody konečných diferencí (FD) a metody konečných prvků (FEM). Metoda konečných diferencí má vynikající konvergenční vlastnosti. Správným vyladěním rozlišení mřížky a numerických schémat mohou konstruktéři dosáhnout vysoce přesných řešení rovnic pole s minimálním výpočetním úsilím. To z ní činí atraktivní volbu pro časově kritické aplikace v oblasti návrhu integrovaných obvodů, kde je důležitá rychlá doba realizace.

Řešiče integrálního pole

Na druhé straně řešiče integrálního pole používají techniky numerické integrace k řešení Maxwellových rovnic nad plochami nebo objemy v konstrukci. Integrální řešiče se spoléhají na diskretizaci zdrojů elektromagnetického pole, jako je hustota povrchového náboje pro řešení kapacity. Mezi běžné algoritmy patří metoda hraničních prvků (BEM) a metoda momentů (MoM).

Řešiče s plovoucí náhodnou procházkou (FRW)

Algoritmus plovoucí náhodné procházky (FRW) je také obvykle řazen do skupiny řešičů pole, ale oficiálně se o ně nejedná, protože neřeší pole obecně. Na rozdíl od tradičních řešičů pole, které k řešení rovnic používají deterministické postupy, algoritmus FRW zavádí stochastický prvek tím, že do simulace začleňuje náhodné procházky. Tato náhodnost umožňuje realističtější zobrazení pohybu částic ve složitém prostředí. Jednou z hlavních nevýhod metody FRW je časová náročnost algoritmu. K získání přesných výsledků je zapotřebí velký počet iterací, což může výrazně prodloužit dobu simulace.

Tři diferenciální integrální plovoucí řešiče

Zleva doprava: Reprezentace řešičů diferenciálního pole, řešičů integrálního pole a plovoucí náhodné procházky. U řešičů diferenciálního pole (metoda konečných diferencí FDM a metoda konečných prvků FEM) je čip reprezentován pomocí rektilineární mřížky. U řešičů integrálního pole (metoda hraničních prvků BEM a metoda momentů MoM) se diskretizuje pouze hranice. Pomocí plovoucí náhodné procházky, která oficiálně není řešitelem pole, protože je pole, se simulují náhodné pohyby částic mezi dvěma vodiči.