Feltløser

Feltløsere er vigtige værktøjer for integrerede kredsløbsdesignere og printkortdesignere til at analysere og optimere den elektriske ydeevne af deres design.

Hvad er en feltløser?

En feltløser er elektromagnetisk simuleringssoftware, der løser Maxwells ligninger. Det kan løse de fulde Maxwells ligninger (fuldbølgeløser), eller det kan løse et delvist sæt såsom parasitisk kapacitans eller induktansekstraktion.

Den elektromagnetiske simuleringssoftware hjælper med at simulere elektromagnetiske felter og løse komplekse ligninger for at sikre funktionaliteten og pålideligheden af det endelige produkt. En almindelig sondring inden for feltløsere er mellem differentielle og integrerede løsere, hver med sine egne styrker og anvendelser.

Relaterede produkter: Caliber xACT 3D parasitisk ekstraktion, Simcenter elektromagnetisk simulering, HyperLynx Advanced Solvers

Engineer using laptop in industrial setting with large machinery in background

Forstå fordelene

Hvad er fordelene ved at bruge en feltløser sammenlignet med at bruge et standard parasitisk ekstraktionsværktøj?

Forbedre kredsløbets ydeevne

Opnå enestående nøjagtighed i parasitisk kapacitansberegning, hvilket sikrer optimal ydeevne og pålidelighed af integrerede kredsløb.

Forbedre designeffektiviteten

Identificer og løs potentielle problemer hurtigt tidligt i designprocessen, hvilket reducerer udviklingstid og omkostninger betydeligt.

Sikre produktintegritet

Ved nøjagtigt at simulere elektromagnetiske interaktioner sikrer du integriteten og funktionaliteten af dine designs under en lang række driftsforhold.

Differentielle feltløsere

Differentielle feltløsere arbejder ved at løse Maxwells ligninger ved hjælp af finite difference-metoder. Disse metoder diskretiserer rummet til et retlinet gitter, hvor de elektriske og magnetiske felter beregnes på hvert punkt. Denne tilgang er velegnet til analyse af højfrekvente effekter og skarpe overgange i et design, såsom signalspor på et printkort eller sammenkoblinger på en chip. Nøjagtigheden af en differentialløser afhænger af størrelsen af gittercellerne, der bruges til at diskretisere plads - mindre celler fører til mere nøjagtige resultater, men kræver flere beregningsressourcer.

Finite forskel (FD) og finite element (FEM) metoder

Feltets differentielle form findes i to forskellige varianter: finite difference (FD) og finite element (FEM) metoder. Den endelige differencemetode giver fremragende konvergensegenskaber. Med korrekt indstilling af gitteropløsning og numeriske skemaer kan designere opnå meget nøjagtige løsninger på feltligninger med minimal beregningsindsats. Dette gør det til et attraktivt valg til tidskritiske applikationer inden for integreret kredsløbsdesign, hvor hurtige leveringstider er afgørende.

Integrerede feltløsere

På den anden side bruger integrerede feltløsere numeriske integrationsteknikker til at løse Maxwells ligninger over overflader eller volumener i et design. Integrale løsere er afhængige af diskretisering af elektromagnetiske feltkilder, såsom overfladeladningstætheden for at løse kapacitans. Almindelige algoritmer inkluderer grænseelementmetode (BEM) og metode for øjeblikke (MoM).

Flydende tilfældige gå-løsere (FRW)

Floating Random Walk (FRW) algoritmen er også typisk grupperet med feltløsere, men de er ikke officielt en feltløser, da de ikke løser felter generelt. I modsætning til traditionelle feltløsere, der bruger deterministiske metoder til at løse ligninger, introducerer FRW-algoritmen et stokastisk element ved at inkorporere tilfældige gåture i simuleringen. Denne tilfældighed giver mulighed for en mere realistisk repræsentation af partikelbevægelse i komplekse miljøer. En af de største ulemper ved FRW er algoritmens tidskrævende karakter. Det kræver et stort antal iterationer for at opnå nøjagtige resultater, hvilket kan øge simuleringstiden betydeligt.

Three differential integral floating solvers

Fra venstre mod højre: Repræsentationer af differentielle feltløsere, integrerede feltløsere og flydende tilfældig gang. Med differentialfeltløsere (Finite Difference Method FDM og Finite Element Method FEM) er chippen repræsenteret med et retlinet gitter. Med integrerede feltløsere (Boundary Element Method BEM og Method of Moments MoM) diskretiseres kun grænsen. Med flydende tilfældig gang, som ikke officielt er en feltløser, da den ikke løser felter, simuleres tilfældige stier af partikler mellem to ledere.