Skip to main content
K zobrazení této stránky byl použit automatický překlad. Chcete ji raději zobrazit v angličtině?

Řešič 3D EM hraničních prvků

HyperLynx Full-Wave Solver

HyperLynx Full Wave Solver (FWS) je řešitel hraničních prvků používaný k simulaci velmi vysokofrekvenčního chování 3D elektromagnetických struktur, které mají libovolné geometrie. Je jedním z členů integrované rodiny HyperLynx Advanced Solvers.

Obvodová deska s elektronickými součástmi a vizualizace analýzy integrity signálu pro software Hyperlynx full-wave solver.

Aplikace pro řešení plných vln

Plnovlnové přístupy se používají, když je analyzovaná struktura srovnatelná (nebo větší) než vlnová délka signálu na požadovaných frekvencích. Jedná se o obecný přístup, který nevytváří předpoklady o geometrii struktury nebo jejím elektromagnetickém chování. V HyperLynx se řešič plných vln obvykle používá k modelování kritických částí vysokorychlostních sériových kanálů (průlomy, blokovací čepice, průchody a další diskontinuity), sekcí balíčků IC s vysokou hustotou nebo vybraných částí paměťových rozhraní DDR5.

Plnovlnová řešení poskytují nejpřesnější simulace, které jsou v současné době k dispozici. To také znamená, že jsou nejsložitější a náročné na paměť, takže s největší pravděpodobností vyžadují akceleraci simulace, a to buď použitím mnoha jader CPU na velkém serveru, nebo rozdělením úlohy (nebo úloh) mezi více počítačů v síti LAN.

Integrace HyperLynx a snadné použití

Když jsou jako součást analýzy na úrovni systému použity plnovlnné řešiče, úplné propojení je obvykle příliš velké na to, aby bylo možné jej prakticky vyřešit pomocí 3D řešiče. To znamená, že propojení je rozděleno do sekcí, které vyžadují 3D řešič (průlomové oblasti, průchody a blokovací čepice), sekce, které lze přesně popsat pomocí trasovacích modelů, a sekce reprezentované jako modely S-parametrů (často konektory a balíčky IC). Toto je známé jako řešení „řezu a stehu“ - propojení je „rozřezáno“ na sekce, které jsou každý modelován jednotlivě, poté jsou kusy „sešity“ zpět dohromady, aby se vytvořil model kanálu od konce ke konci pro analýzu na úrovni systému.

Metoda řezání a sešívání maximalizuje efektivitu řešení, protože velikost oblastí řešených 3D simulací je omezena na kritické signální oblasti a jejich příslušné návratové cesty. Mimo tyto oblasti je reprezentace signálu pomocí modelu trasy nebo konektoru mnohem efektivnější z hlediska výpočetního času a zdrojů. Výzvou metody řezání a sešívání je správná správa všech detailů - například každá 3D plocha musí být dostatečně velká, aby bylo zajištěno chování příčného elektromagnetického (TEM) na hranicích portů. To znamená, že oblast bude zahrnovat určitou část stopy signálu, a délka stopy modelovaná jako přenosové vedení bude muset být upravena tak, aby odrážela část stopy, která již byla zahrnuta v oblasti 3D. Tato 3D oblast musí také zahrnovat zpětnou cestu signálu, takže při vytváření oblasti je třeba vzít v úvahu také průchody prošití země a přiměřenou vzdálenost vyrovnávací paměti. Normálně se tento proces provádí ručně, což vyžaduje značné odborné znalosti uživatelů. To značně omezuje počet uživatelů, kteří mohou provést analýzu, a počet signálů, které mohou prakticky analyzovat.

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

Automatizované vytváření modelu kanálu po rozložení

HyperLynx automaticky vytváří modely kanálů po rozložení na základě požadavků na analyzovaný protokol. Uživatelé jednoduše vyberou signály, které chtějí analyzovat, a HyperLynx udělá zbytek:

  • Vestavěný modul DRC se používá k automatické identifikaci částí propojení, které vyžadují 3D modelování.
  • Hyperlynx BoardSIM vytvoří vhodná nastavení pro 3D simulaci a odešle je do plnovlnového řešitele.
  • Plnovlnový řešitel modeluje 3D oblasti na požadovanou frekvenci a vytváří modely pro analýzu SI. Tyto modely obsahují metadata portů, která označují, jak by měly být připojeny v rámci modelu plného kanálu.
  • BoardSim kombinuje modely z 3D simulátoru s modely trasování a konektorů a vytváří model, který představuje kanál.
  • BoardSim poté spustí simulaci SI založenou na protokolu (typicky analýzu SERDES nebo DDR), aby stanovila provozní marže na úrovni systému. To uživateli řekne, které signály procházejí, které selhávají a o kolik.

Komplexní vizualizace a následné zpracování

Řešení HyperLynx Full-Wave Solver obsahuje kompletní sadu výstupních vykreslovacích zařízení, které zobrazují chování a aktualizují se v reálném čase v průběhu simulace, což uživateli umožňuje sledovat, jak se model vyvíjí při spuštění simulace. Patří sem grafy skutečného, velikostního, imaginárního a fázového chování zobrazené lineárními, log a dB měřítky. Podporováno je také polární vykreslování.

Po dokončení simulace lze k dalšímu zkoumání chování struktury použít animované grafy proudu a hustoty pole.

Simulované výsledky mohou být následně zpracovány, aby se odstranily efekty struktur portů, zkontrolovaly a vynutily pasivitu, rozdělily velké matice na menší, upravili hodnoty ukončení referencí portu a převedli jednokoncová data na data smíšeného režimu.

Simulační modely lze exportovat jako data parametrů S, Y a Z s dílčími obvody obalu koření pro zahrnutí do simulací obvodů na úrovni systému. Generované modely také obsahují metadata portů, která definují, co každý port představuje a jak by měl být připojen do většího modelu pro simulace na úrovni systému.

full wave solver reporting

Škálovatelný výkon

Plnovlnové řešení je ze všech aplikací řešitele nejnáročnější na výpočty a paměť, protože poskytuje největší přesnost a vytváří nejmenší předpoklady o řešené struktuře. HyperLynx používá dvoustupňovou strategii pro zlepšení propustnosti řešitele:

  • První (a nejjednodušší) úroveň výkonu zahrnuje přidání dalších jader CPU k jednotlivým spuštěním řešiče. V tomto scénáři řešič rozdělí úkoly mezi dostupná jádra, aby byla úloha dokončena rychleji. Uživatel určuje, kolik jader má každá úloha řešitele povoleno použít. Jako každý proces distribuované analýzy, přidání dalších jader nakonec zasáhne bod klesajících výnosů. V tomto okamžiku, pokud je simulace spuštěna na velkém serveru, lze paralelně spustit několik simulací, aby se zvýšila propustnost.
  • Druhá úroveň zahrnuje distribuci více běhů řešitelů do různých počítačů v síti LAN. To umožňuje škálovat výkon simulace na velmi vysoké úrovně, zvláště když je spuštěno velké množství úloh řešitele. Distribuce úloh HyperLynx Advanced Solvers (HL-AS JD) poskytuje vrstvu správy úloh řešitele, která umožňuje uživatelům řídit, jak a kde budou simulační úlohy prováděny. HL-AS JD může distribuovat a spravovat simulační úlohy přímo v síti LAN nebo může být propojeno s komerčními systémy řízení zátěže (LSF, Windows HPC) a využívat tak výhody stávající analytické infrastruktury, pokud je k dispozici.
HLAS - HyperLynx Scalable Peformance 1280x720

Skriptování a automatizace

Analýza integrity signálu a výkonu jsou složité vícestupňové procesy, kde změna jedné možnosti může významně ovlivnit konečný výsledek. Protože tyto simulace jsou často zdlouhavé, výpočetní a paměťově náročné, je zásadní zajistit, aby byly simulace správně nastaveny a prováděny konzistentně. Bez schopnosti zajistit, aby simulace byly prováděny konzistentně a přesně, ztrácí se mnoho času při úpravě a změně velikosti.

HyperLynx Advanced Solvers lze spouštět jak interaktivně, tak prostřednictvím automatizace založené na Pythonu. To umožňuje počáteční nastavení, analýzu a ladění návrhů pomocí interaktivní analýzy k určení optimálního nastavení simulace. Poté, jak je návrh iterován, lze tato nastavení znovu použít prostřednictvím automatizace, aby se zajistilo, že analýza bude vždy spuštěna stejným způsobem, vykazuje stejné metriky a vytváří stejné výstupní modely. Interaktivní skriptovací prostředí příkazového řádku je k dispozici přímo s řešiteli, takže uživatelé mohou vyvíjet a testovat své automatizační skripty.

Automatizace HyperLynx Advanced Solver je součástí širšího skriptovacího rámce pro celou rodinu HyperLynx, který umožňuje vytvářet automatizované toky analýzy více nástrojů. Tento objektově orientovaný skriptovací rámec obsahuje předdefinované toky pro integritu napájení, integritu signálu a analýzu shody sériových linek, které uživatelům umožňují spouštět komplexní analýzy pomocí několika řádků vlastního kódu.

HyperLynx Scripting and Automation
Plnovlnový řešič

Resources