フィールドソルバーは、集積回路設計者やプリント基板設計者が設計の電気的性能を分析して最適化するために不可欠なツールです。
フィールドソルバーは、マクスウェルの方程式を解く電磁シミュレーションソフトウェアです。マクスウェルの方程式全体（全波ソルバー）を解くことも、寄生容量やインダクタンス抽出などの部分集合を解くこともできます。
電磁界シミュレーションソフトウェアは、電磁場をシミュレートして複雑な方程式を解き、最終製品の機能と信頼性を確保するのに役立ちます。フィールドソルバーの一般的な違いの1つは、微分ソルバーと積分ソルバーの違いです。それぞれに独自の長所と用途があります。
関連製品: Calibre xACT 3D 寄生虫抽出、 Simcenter電磁気学シミュレーション、 HyperLynx Advanced Solvers
標準的な寄生抽出ツールを使用する場合と比較して、フィールドソルバーを使用する利点は何ですか？
寄生容量計算で比類のない精度が得られ、集積回路の最適な性能と信頼性が保証されます。
設計プロセスの早い段階で潜在的な問題を迅速に特定して解決し、開発時間とコストを大幅に削減します。
電磁相互作用を正確にシミュレートすることで、幅広い動作条件下での設計の完全性と機能性を確保できます。
微分場ソルバーは、有限差分法を使用してマクスウェルの方程式を解くことで機能します。これらの方法は、空間を直線的なグリッドに分散させ、そこで電場と磁場が各点で計算されます。このアプローチは、プリント基板上の信号トレースやチップ上の相互接続など、設計における高周波効果や急激な遷移を分析するのに適しています。微分ソルバーの精度は、空間の離散化に使用されるグリッドセルのサイズによって異なります。セルが小さいほど結果の精度は高くなりますが、必要な計算リソースも多くなります。
有限差分 (FD) 法と有限要素 (FEM) 法
場の微分形式には、有限差分（FD）法と有限要素（FEM）法の2種類があります。有限差分法は優れた収束特性を提供します。グリッドの解像度と数値スキームを適切に調整することで、設計者は最小限の計算労力で場の方程式の非常に正確な解を得ることができます。そのため、迅速なターンアラウンドタイムが不可欠な集積回路設計のタイムクリティカルなアプリケーションにとっては魅力的な選択肢です。
一方、積分場ソルバーは、数値積分手法を使用して、設計の表面または体積に関するマクスウェルの方程式を解きます。積分ソルバーは、表面電荷密度などの電磁場源の離散化を利用して静電容量を計算します。一般的なアルゴリズムには、境界要素法（BEM）とモーメント法（MoM）があります。
フローティング・ランダム・ウォーク（FRW）アルゴリズムも通常、フィールド・ソルバーに分類されますが、一般的なフィールド・ソルバーではないため、正式にはフィールド・ソルバーではありません。決定論的手法を使用して方程式を解く従来のフィールドソルバーとは異なり、FRWアルゴリズムはランダムウォークをシミュレーションに組み込むことで確率的要素を導入します。このランダム性により、複雑な環境での粒子の動きをよりリアルに表現できます。FRWの主な欠点の1つは、アルゴリズムの時間がかかることです。正確な結果を得るには多数の反復が必要で、シミュレーション時間が大幅に長くなる可能性があります。
左から右へ：微分場ソルバー、積分場ソルバー、フローティングランダムウォークの表現。 微分場ソルバー（有限差分法FDMと有限要素法FEM）では、チップは直線グリッドで表されます。積分場ソルバー（境界要素法 BEM とモーメント法 MoM）では、境界だけが離散化されます。フローティング・ランダム・ウォークは、公式にはフィールドソルバーではありません。フィールドを解かないため、2つの導体間の粒子のランダムな経路がシミュレートされます。
