Skip to main content
Αυτή η σελίδα εμφανίζεται με χρήση αυτόματης μετάφρασης. Προβολή στα Αγγλικά;

Τρισδιάστατος επιλυτής στοιχείων ορίων EM

HyperLynx Full-Wave Solver

Το HyperLynx Full Wave Solver (FWS) είναι ένας επιλυτής οριακών στοιχείων που χρησιμοποιείται για την προσομοίωση της συμπεριφοράς πολύ υψηλής συχνότητας των τρισδιάστατων ηλεκτρομαγνητικών δομών που έχουν αυθαίρετες γεωμετρίες. Είναι ένα μέλος της ολοκληρωμένης οικογένειας των HyperLynx Advanced Solvers.

Πλακέτα κυκλώματος με ηλεκτρονικά εξαρτήματα και οπτικοποίηση ανάλυσης ακεραιότητας σήματος για λογισμικό επίλυσης πλήρους κύματος Hyperlynx.

Εφαρμογές επίλυσης πλήρους κύματος

Οι προσεγγίσεις πλήρους κύματος χρησιμοποιούνται όταν η δομή που αναλύεται είναι συγκρίσιμη (ή μεγαλύτερη) από το μήκος κύματος σήματος στις συχνότητες ενδιαφέροντος. Αυτή είναι μια προσέγγιση γενικού σκοπού που δεν κάνει υποθέσεις σχετικά με τη γεωμετρία της δομής ή την ηλεκτρομαγνητική συμπεριφορά της. Στο HyperLynx, ο λύτης πλήρους κύματος χρησιμοποιείται συνήθως για τη μοντελοποίηση κρίσιμων τμημάτων σειριακών καναλιών υψηλής ταχύτητας (σπασμοί, καπάκια αποκλεισμού, διόδους και άλλες ασυνέχειες), τμήματα πακέτων ολοκληρωμένων κυκλωμάτων υψηλής πυκνότητας ή επιλεγμένων τμημάτων διεπαφών μνήμης DDR5.

Οι λύσεις πλήρους κύματος παρέχουν τις πιο ακριβείς προσομοιώσεις που είναι διαθέσιμες αυτήν τη στιγμή. Αυτό σημαίνει επίσης ότι είναι τα πιο περίπλοκα και εντατικά στη μνήμη, καθιστώντας τα πιο πιθανό να απαιτούν επιτάχυνση προσομοίωσης, είτε με τη χρήση πολλών πυρήνων CPU σε μεγάλο διακομιστή είτε διαιρώντας την εργασία (ή τις εργασίες) σε πολλαπλούς υπολογιστές σε ένα LAN.

Ενσωμάτωση και ευκολία χρήσης του HyperLynx

Όταν χρησιμοποιούνται λύτες πλήρους κύματος ως μέρος ανάλυσης σε επίπεδο συστήματος, η πλήρης διασύνδεση είναι συνήθως πολύ μεγάλη για να λυθεί πρακτικά με έναν τρισδιάστατο επιλύτη. Αυτό σημαίνει ότι η διασύνδεση χωρίζεται σε τμήματα που απαιτούν έναν τρισδιάστατο επιλύτη (περιοχές διάσπασης, διόδους και καπάκια αποκλεισμού), τμήματα που μπορούν να περιγραφούν με ακρίβεια με μοντέλα ίχνους και τμήματα που αντιπροσωπεύονται ως μοντέλα παραμέτρων S (συχνά συνδετήρες και πακέτα IC). Αυτό είναι γνωστό ως επίλυση «κοπής και βελονιάς» - η διασύνδεση «κόβεται» σε τμήματα που το καθένα μοντελοποιείται ξεχωριστά, στη συνέχεια τα κομμάτια «ράβονται» ξανά μεταξύ τους για να δημιουργήσουν ένα μοντέλο καναλιού από άκρο σε άκρο για ανάλυση επιπέδου συστήματος.

Η μέθοδος κοπής και βελονιάς μεγιστοποιεί την αποτελεσματικότητα επίλυσης επειδή το μέγεθος των περιοχών που επιλύονται με προσομοίωση 3D περιορίζεται σε κρίσιμες περιοχές σήματος και στις αντίστοιχες διαδρομές επιστροφής τους. Εκτός αυτών των περιοχών, η αναπαράσταση του σήματος με ένα μοντέλο ίχνους ή σύνδεσης είναι πολύ πιο αποτελεσματική από άποψη χρόνου υπολογισμού και πόρων. Η πρόκληση με τη μέθοδο κοπής και βελονιάς είναι η σωστή διαχείριση όλων των λεπτομερειών - για παράδειγμα, κάθε περιοχή 3D πρέπει να είναι αρκετά μεγάλη ώστε να διασφαλίζει τη συμπεριφορά Transverse Electro Magnetic (TEM) στα όρια των θυρών. Αυτό σημαίνει ότι η περιοχή θα περιλαμβάνει κάποιο τμήμα του ίχνους σήματος και το μήκος ίχνους που μοντελοποιείται ως γραμμή μετάδοσης θα πρέπει να προσαρμοστεί ώστε να αντικατοπτρίζει το τμήμα του ίχνους που περιλαμβάνεται ήδη στην περιοχή 3D. Αυτή η τρισδιάστατη περιοχή πρέπει επίσης να περιλαμβάνει τη διαδρομή επιστροφής του σήματος, επομένως πρέπει επίσης να λαμβάνονται υπόψη οι διόδους συρραφής εδάφους και μια επαρκής απόσταση προσωρινής αποθήκευσης κατά τη δημιουργία της περιοχής. Κανονικά, αυτή η διαδικασία γίνεται με το χέρι, απαιτώντας σημαντική τεχνογνωσία των χρηστών. Αυτό περιορίζει σε μεγάλο βαθμό τον αριθμό των χρηστών που μπορούν να εκτελέσουν την ανάλυση και τον αριθμό των σημάτων που μπορούν πρακτικά να αναλύσουν.

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

Αυτοματοποιημένη δημιουργία μοντέλου καναλιού μετά τη διάταξη

Το HyperLynx δημιουργεί αυτόματα μοντέλα καναλιών μετά τη διάταξη με βάση τις απαιτήσεις για το πρωτόκολλο που αναλύεται. Οι χρήστες απλά επιλέγουν τα σήματα που θέλουν να αναλύσουν και το HyperLynx κάνει τα υπόλοιπα:

  • Ο ενσωματωμένος κινητήρας DRC χρησιμοποιείται για τον αυτόματο εντοπισμό τμημάτων της διασύνδεσης που απαιτούν τρισδιάστατη μοντελοποίηση.
  • Κάρτα HyperLynx Κάρτα SIM δημιουργεί τις κατάλληλες ρυθμίσεις για προσομοίωση 3D και τις στέλνει στον επιλυτή πλήρους κύματος.
  • Ο λύτης πλήρους κύματος μοντελοποιεί τις τρισδιάστατες περιοχές στην απαιτούμενη συχνότητα και δημιουργεί μοντέλα για ανάλυση SI. Αυτά τα μοντέλα περιλαμβάνουν μεταδεδομένα θύρας που υποδεικνύουν πώς πρέπει να συνδεθούν στο πλήρες μοντέλο καναλιού.
  • Το BoardSim συνδυάζει τα μοντέλα από τον προσομοιωτή 3D με μοντέλα ίχνους και συνδετήρων για να δημιουργήσει ένα μοντέλο που αντιπροσωπεύει το κανάλι.
  • Στη συνέχεια, το BoardSim εκτελεί προσομοίωση SI με γνώμονα πρωτόκολλο (συνήθως ανάλυση SERDES ή DDR) για να καθορίσει λειτουργικά περιθώρια σε επίπεδο συστήματος. Αυτό λέει στον χρήστη ποια σήματα περνούν, ποια αποτυγχάνουν και κατά πόσο.

Ολοκληρωμένη οπτικοποίηση & μετεπεξεργασία

Το Full-Wave Solver του HyperLynx περιλαμβάνει ένα πλήρες σύνολο εγκαταστάσεων σχεδίασης εξόδου που δείχνουν συμπεριφορά και ενημερώνονται σε πραγματικό χρόνο καθώς εξελίσσεται η προσομοίωση, επιτρέποντας στον χρήστη να δει πώς εξελίσσεται το μοντέλο καθώς εκτελείται η προσομοίωση. Αυτά περιλαμβάνουν γραφήματα πραγματικής, μεγέθους, φανταστικής και φάσης συμπεριφοράς, που εμφανίζονται με γραμμικές κλίμακες, log και dB. Υποστηρίζεται επίσης πολική σχεδίαση.

Μόλις ολοκληρωθεί η προσομοίωση, κινούμενα γραφήματα ρεύματος και πυκνότητας πεδίου μπορούν να χρησιμοποιηθούν για την περαιτέρω διερεύνηση της συμπεριφοράς της δομής.

Τα προσομοιωμένα αποτελέσματα μπορούν να υποβληθούν σε μετεπεξεργασία για την απο-ενσωμάτωση των εφέ των δομών θύρας, τον έλεγχο και την επιβολή της παθητικότητας, τη διάσπαση μεγάλων πινάκων σε μικρότερους, την προσαρμογή των τιμών τερματισμού αναφοράς θύρας και τη μετατροπή δεδομένων ενός άκρου σε δεδομένα μικτής λειτουργίας.

Τα μοντέλα προσομοίωσης μπορούν να εξαχθούν ως δεδομένα παραμέτρων S, Y και Z με υποκυκλώματα περιτυλίγματος μπαχαρικών για συμπερίληψη σε προσομοιώσεις κυκλώματος επιπέδου συστήματος. Τα παραγόμενα μοντέλα περιλαμβάνουν επίσης μεταδεδομένα θύρας που καθορίζουν τι αντιπροσωπεύει κάθε θύρα και πώς πρέπει να συνδεθεί σε ένα μεγαλύτερο μοντέλο για προσομοιώσεις σε επίπεδο συστήματος.

full wave solver reporting

Επεκτάσιμη απόδοση

Η επίλυση πλήρους κύματος είναι η πιο υπολογιστική και εντατική μνήμη από όλες τις εφαρμογές λύτη, επειδή παρέχει τη μεγαλύτερη ακρίβεια και κάνει τις λιγότερες υποθέσεις σχετικά με τη δομή που επιλύεται. Το HyperLynx χρησιμοποιεί μια στρατηγική δύο επιπέδων για τη βελτίωση της απόδοσης του επιλύτη:

  • Το πρώτο (και απλούστερο) επίπεδο απόδοσης περιλαμβάνει την προσθήκη περισσότερων πυρήνων CPU σε μια μεμονωμένη εκτέλεση λύτη. Σε αυτό το σενάριο, ο επιλυτής διανέμει εργασίες μεταξύ των διαθέσιμων πυρήνων για να ολοκληρωθεί η εργασία γρηγορότερα. Ο χρήστης ελέγχει πόσους πυρήνες επιτρέπεται να χρησιμοποιεί κάθε εργασία επίλυσης. Όπως κάθε διαδικασία κατανεμημένης ανάλυσης, η προσθήκη περισσότερων πυρήνων φτάνει τελικά σε ένα σημείο μείωσης των αποδόσεων. Σε αυτό το σημείο, εάν η προσομοίωση εκτελείται σε μεγάλο διακομιστή, αρκετές προσομοιώσεις μπορούν να εκτελεστούν παράλληλα για να αυξηθεί η απόδοση.
  • Η δεύτερη βαθμίδα περιλαμβάνει τη διανομή πολλαπλών τρέξεων επιλύτη σε διαφορετικά μηχανήματα σε ένα LAN. Αυτό επιτρέπει την κλιμάκωση της απόδοσης προσομοίωσης σε πολύ υψηλά επίπεδα, ιδιαίτερα όταν υπάρχει μεγάλος αριθμός εργασιών επίλυσης που πρέπει να εκτελεστούν. Διανομή εργασιών HyperLynx Advanced Solvers (HL-AS JD) παρέχει ένα επίπεδο διαχείρισης εργασιών επίλυσης που επιτρέπει στους χρήστες να ελέγχουν πώς και πού θα εκτελούνται οι εργασίες προσομοίωσης. Το HL-AS JD μπορεί να διανέμει και να διαχειρίζεται εργασίες προσομοίωσης απευθείας στο LAN ή μπορεί να συνδεθεί με εμπορικά συστήματα διαχείρισης φορτίου (LSF, Windows HPC) για να επωφεληθεί από την υπάρχουσα υποδομή ανάλυσης όπου είναι διαθέσιμη.
HLAS - HyperLynx Scalable Peformance 1280x720

Σενάρια και αυτοματοποίηση

Η ανάλυση ακεραιότητας σήματος και ισχύος είναι πολύπλοκες διαδικασίες πολλαπλών βημάτων, όπου η αλλαγή μιας μεμονωμένης επιλογής μπορεί να επηρεάσει σημαντικά το τελικό αποτέλεσμα. Επειδή αυτές οι προσομοιώσεις είναι συχνά χρονοβόρες, υπολογιστικές και εντατικές σε μνήμη, η διασφάλιση ότι οι προσομοιώσεις έχουν ρυθμιστεί σωστά και εκτελούνται με συνέπεια είναι κρίσιμη. Χωρίς τη δυνατότητα να διασφαλιστεί ότι οι προσομοιώσεις εκτελούνται με συνέπεια και ακρίβεια, χάνεται πολύς χρόνος προσαρμογής και αλλαγής.

Το HyperLynx Advanced Solvers μπορεί να εκτελεστεί τόσο διαδραστικά όσο και μέσω αυτοματισμού που βασίζεται στο Python. Αυτό επιτρέπει την αρχική ρύθμιση, ανάλυση και εντοπισμό σφαλμάτων σχεδίων χρησιμοποιώντας διαδραστική ανάλυση για τον προσδιορισμό των βέλτιστων ρυθμίσεων προσομοίωσης. Στη συνέχεια, καθώς ο σχεδιασμός επαναλαμβάνεται, αυτές οι ρυθμίσεις μπορούν να επαναχρησιμοποιηθούν μέσω αυτοματισμού για να διασφαλιστεί ότι η ανάλυση εκτελείται πάντα με τον ίδιο τρόπο, αναφέρει τις ίδιες μετρήσεις και παράγει τα ίδια μοντέλα εξόδου. Ένα διαδραστικό περιβάλλον δέσμης ενεργειών γραμμής εντολών είναι διαθέσιμο απευθείας με τους επιλυτές, έτσι ώστε οι χρήστες να μπορούν να αναπτύξουν και να δοκιμάσουν τα σενάρια αυτοματισμού τους.

Ο αυτοματισμός HyperLynx Advanced Solver είναι μέρος ενός ευρύτερου πλαισίου δέσμης ενεργειών για την πλήρη οικογένεια HyperLynx, που επιτρέπει τη δημιουργία αυτοματοποιημένων ροών ανάλυσης πολλαπλών εργαλείων. Αυτό το αντικειμενοστρεφές πλαίσιο δέσμης ενεργειών περιλαμβάνει προκαθορισμένες ροές για ακεραιότητα ισχύος, ακεραιότητα σήματος και ανάλυση συμμόρφωσης σειριακών συνδέσμων που επιτρέπουν στους χρήστες να εκτελούν πολύπλοκες αναλύσεις με λίγες μόνο γραμμές προσαρμοσμένου κώδικα.

HyperLynx Scripting and Automation
Επίλυση πλήρους κύματος

Resources