Skip to main content
Тази страница се показва с помощта на автоматизиран превод. Вместо това вижте на английски?

3D EM решител на гранични елементи

HyperLynx Full-Wave Solver

HyperLynx Full Wave Solver (FWS) е решител на гранични елементи, използван за симулиране на много високочестотното поведение на 3D електромагнитни структури, които имат произволна геометрия. Той е един от членовете на интегрираното семейство на HyperLynx Advanced Solvers.

Електронна платка с електронни компоненти и визуализация за анализ на целостта на сигнала за софтуер за пълновълнов решител Hyperlynx.

Приложения за решаване на пълна вълна

Пълновълновите подходи се използват, когато структурата, която се анализира, е сравнима (или по-голяма) от дължината на вълната на сигнала при честотите, които представляват интерес. Това е подход с общо предназначение, който не прави предположения за геометрията на структурата или нейното електромагнитно поведение. В HyperLynx пълновълновият солвер обикновено се използва за моделиране на критични секции от високоскоростни серийни канали (пробиви, блокиращи капачки, преходи и други прекъсвания), секции от IC пакети с висока плътност или избрани части от интерфейси на DDR5 памет.

Пълновълновите решения осигуряват най-точните симулации, налични в момента. Това също означава, че те са най-сложните и изискват памет, което ги прави най-вероятно да изискват симулационно ускорение, или чрез използване на много ядра на CPU на голям сървър, или чрез разделяне на задачата (или задачите) на множество машини в LAN.

Интеграция на HyperLynx и лекота на използване

Когато пълните вълнови решители се използват като част от анализа на системно ниво, пълната взаимовръзка обикновено е твърде голяма, за да бъде практически решена с 3D решител. Това означава, че взаимовръзката се разделя на секции, които изискват 3D решител (области на пробиване, преходи и блокиращи капачки), секции, които могат да бъдат точно описани с модели за проследяване, и секции, представени като модели с S-параметри (често конектори и IC пакети). Това е известно като решаване на „изрязване и зашиване“ - взаимовръзката се „нарязва“ на секции, от които всеки се моделира поотделно, след което парчетата се „зашиват“ обратно заедно, за да се създаде модел на канал от край до край за анализ на системно ниво.

Методът за рязане и зашиване увеличава ефективността на решаването, тъй като размерът на площите, решени с 3D симулация, са ограничени до критичните сигнални зони и съответните им пътища на връщане. Извън тези области представянето на сигнала с модел за проследяване или конектор е далеч по-ефективно от гледна точка на изчислителното време и ресурс. Предизвикателството с метода за рязане и зашиване е правилното управление на всички детайли - например всяка 3D област трябва да е достатъчно голяма, за да осигури поведение на напречното електро магнитно (TEM) на границите на порта. Това означава, че зоната ще включва някаква част от следата на сигнала, а дължината на следата, моделирана като преносна линия, ще трябва да бъде коригирана, за да отразява частта следа, която вече е включена в 3D областта. Тази 3D зона също трябва да включва връщащия път на сигнала, така че при създаването на зоната също трябва да се вземат предвид пътищата за зашиване на земята и адекватно буферно разстояние. Обикновено този процес се извършва на ръка, което изисква значителен опит на потребителите. Това значително ограничава броя на потребителите, които могат да извършат анализа, и броя на сигналите, които могат практически да анализират.

A diagram showing the integration and ease of use of HLAS.

Автоматизирано създаване на модел на канал след оформление

HyperLynx автоматично създава модели на канали след оформление въз основа на изискванията за анализирания протокол. Потребителите просто избират сигналите, които искат да анализират, а HyperLynx прави останалото:

  • Вграденият двигател на DRC се използва за автоматично идентифициране на участъци от взаимовръзката, които изискват 3D моделиране.
  • Симулатор на платката HyperLynx създава подходящите настройки за 3D симулация и ги изпраща до решителя с пълна вълна.
  • Пълновълновият решител моделира 3D областите до необходимата честота и създава модели за анализ на SI. Тези модели включват метаданни за портове, които показват как те трябва да бъдат свързани в рамките на модела на пълния канал.
  • BoardSim комбинира моделите от 3D симулатора с модели за проследяване и конектори, за да създаде модел, който представлява канала.
  • След това BoardSIM изпълнява симулация на SI, съобразена с протокола (обикновено SERDES или DDR анализ), за да установи оперативни маржове на системно ниво. Това казва на потребителя кои сигнали преминават, кои се провалят и с колко.

Цялостна визуализация и последваща обработка

Full-wave Solver на HyperLynx включва пълен набор от съоръжения за изходно начертаване, които показват поведение и актуализиране в реално време с напредването на симулацията, което позволява на потребителя да види как се развива моделът, докато симулацията се изпълнява. Те включват графики на реално, величествено, въображаемо и фазово поведение, показани с линейни, log и dB скали. Поддържа се и полярно начертаване.

След като симулацията приключи, анимираните графики на тока и плътност на полето могат да се използват за по-нататъшно изследване на поведението на структурата.

Симулираните резултати могат да бъдат последваща обработка, за да се премахнат ефектите на портовите структури, да се провери и наложи пасивност, да се разделят големи матрици на по-малки, да се коригират стойностите за прекратяване на референтните портове и да се конвертират данните с един край в данни в смесен режим.

Симулационните модели могат да бъдат експортирани като S-, Y- и Z-параметрични данни с подсхеми за обвиване на подправки за включване в симулации на вериги на системно ниво. Генерираните модели включват също метаданни за портове, които определят какво представлява всеки порт и как трябва да бъде свързан в по-голям модел за симулации на системно ниво.

full wave solver reporting

Мащабируема производителност

Решаването с пълна вълна е най-изчислителното и интензивното памет от всички приложения за решаване, тъй като осигурява най-голяма точност и прави най-малко предположения за структурата, която се решава. HyperLynx използва двустепенна стратегия за подобряване на производителността на решителите:

  • Първото (и най-простото) ниво на производителност включва добавяне на повече ядра на CPU към индивидуален солвър. При този сценарий решителят разпределя задачите между наличните ядра, за да завърши работата по-бързо. Потребителят контролира колко ядра може да използва всяка задача за решаване. Както всеки процес на разпределен анализ, добавянето на повече ядра в крайна сметка достига точка на намаляваща възвръщаемост. В този момент, ако симулацията се изпълнява на голям сървър, няколко симулации могат да се изпълняват паралелно, за да се увеличи производителността.
  • Второто ниво включва разпределение на множество солвери към различни машини през LAN. Това позволява ефективността на симулацията да бъде мащабирана до много високи нива, особено когато има голям брой задачи за решаване. Разпределение на задачите за HyperLynx Advanced Solvers (HL-AS JD) предоставя слой за управление на задачи за решаване, който позволява на потребителите да контролират как и къде ще се изпълняват задачите за симулация. HL-AS JD може директно да разпространява и управлява симулационни задачи в LAN мрежа или може да взаимодейства с търговски системи за управление на натоварването (LSF, Windows HPC), за да се възползва от съществуващата инфраструктура за анализ, където е налична.
HLAS - HyperLynx Scalable Peformance 1280x720

Скриптинг и автоматизация

Анализът на интегритета на сигнала и мощността са сложни, многоетапни процеси, при които промяната на една опция може значително да повлияе на крайния резултат. Тъй като тези симулации често са дълги, изчислителни и изискващи памет, е от решаващо значение да се гарантира, че симулациите се настройват правилно и се извършват последователно. Без възможността да се гарантира, че симулациите се извършват последователно и точно, много време се губи за настройка и пресимулиране.

HyperLynx Advanced Solvers могат да се изпълняват както интерактивно, така и чрез автоматизация, базирана на Python. Това позволява първоначално проектите да бъдат настроени, анализирани и отстранени грешки с помощта на интерактивен анализ, за да се определят оптималните настройки за симулация. След това, тъй като дизайнът се повтаря, тези настройки могат да бъдат използвани повторно чрез автоматизация, за да се гарантира, че анализът винаги се изпълнява по същия начин, отчита едни и същи показатели и произвежда същите изходни модели. Интерактивна среда за скриптове от команден ред е достъпна директно с решителите, така че потребителите да могат да разработват и тестват своите скриптове за автоматизация.

HyperLynx Advanced Solver автоматизацията е част от по-широка рамка за скриптове за пълното семейство HyperLynx, която позволява създаването на автоматизирани потоци за анализ с много инструменти. Тази обектно-ориентирана скриптова рамка включва предварително дефинирани потоци за цялост на захранването, целостта на сигнала и анализ на съответствието със серийни връзки, които позволяват на потребителите да извършват сложни анализи само с няколко реда персонализиран код.

HyperLynx Scripting and Automation
Пълновълнов решител

Resources