Feltløser

Feltløsere er viktige verktøy for integrerte kretsdesignere og kretskortdesignere for å analysere og optimalisere den elektriske ytelsen til designene deres.

Hva er en feltløser?

En feltløser er elektromagnetisk simuleringsprogramvare som løser Maxwells ligninger. Den kan løse hele Maxwells ligninger (fullbølgeløser), eller den kan løse et delsett som parasittisk kapasitans eller induktansekstraksjon.

Den elektromagnetiske simuleringsprogramvaren hjelper til med å simulere elektromagnetiske felt og løse komplekse ligninger for å sikre funksjonaliteten og påliteligheten til sluttproduktet. Et vanlig skille i feltløsere er mellom differensielle og integrale løsere, hver med sine egne styrker og applikasjoner.

Relaterte produkter: Caliber xACT 3D parasittisk ekstraksjon, Simcenter elektromagnetisk simulering, HyperLynx Advanced Solvers

Engineer using laptop in industrial setting with large machinery in background

Forstå fordelene

Hva er fordelene med å bruke en feltløser sammenlignet med å bruke et standard parasittisk ekstraksjonsverktøy?

Forbedre kretsytelsen

Få enestående nøyaktighet i parasittkapasitansberegning, noe som sikrer optimal ytelse og pålitelighet av integrerte kretser.

Forbedre designeffektiviteten

Identifiser og løs potensielle problemer raskt tidlig i designprosessen, noe som reduserer utviklingstid og kostnader betydelig.

Sikre produktintegritet

Ved å simulere elektromagnetiske interaksjoner nøyaktig, sørg for integriteten og funksjonaliteten til designene dine under et bredt spekter av driftsforhold.

Differensielle feltløsere

Differensialfeltløsere arbeider ved å løse Maxwells ligninger ved hjelp av endelige differansemetoder. Disse metodene diskretiserer rommet til et rettlinjet rutenett, hvor de elektriske og magnetiske feltene beregnes på hvert punkt. Denne tilnærmingen er godt egnet for å analysere høyfrekvente effekter og skarpe overganger i et design, for eksempel signalspor på et trykt kretskort eller sammenkoblinger på en brikke. Nøyaktigheten til en differensialløser avhenger av størrelsen på rutenettcellene som brukes til å diskretisere plass - mindre celler fører til mer nøyaktige resultater, men krever mer beregningsressurser.

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

Den differensielle formen av feltet kommer i to forskjellige varianter: finite difference (FD) og finite element (FEM) metoder. Den endelige differansemetoden gir utmerkede konvergensegenskaper. Med riktig innstilling av rutenettoppløsning og numeriske skjemaer kan designere oppnå svært nøyaktige løsninger på feltligninger med minimal beregningsinnsats. Dette gjør det til et attraktivt valg for tidskritiske applikasjoner innen integrert kretsdesign der raske behandlingstider er avgjørende.

Integrerte feltløsere

På den annen side bruker integrerte feltløsere numeriske integrasjonsteknikker for å løse Maxwells ligninger over overflater eller volumer i et design. Integrale løsere er avhengige av diskretisering av elektromagnetiske feltkilder, for eksempel overflateladningstettheten for å løse kapasitans. Vanlige algoritmer inkluderer grenseelementmetode (BEM) og metode for øyeblikk (MoM).

Flytende tilfeldig vandring (FRW) -løsere

Floating Random Walk (FRW) algoritmen er også typisk gruppert med feltløsere, men de er ikke offisielt en feltløser, siden de ikke løser for felt generelt. I motsetning til tradisjonelle feltløsere som bruker deterministiske metoder for å løse ligninger, introduserer FRW-algoritmen et stokastisk element ved å inkorporere tilfeldige turer i simuleringen. Denne tilfeldigheten muliggjør en mer realistisk representasjon av partikkelbevegelse i komplekse miljøer. En av de viktigste ulempene med FRW er algoritmens tidkrevende natur. Det krever et stort antall iterasjoner for å oppnå nøyaktige resultater, noe som kan øke simuleringstiden betydelig.

Three differential integral floating solvers

Fra venstre til høyre: Representasjoner av differensielle feltløsere, integrerte feltløsere og flytende tilfeldig vandring. Med differensialfeltløsere (Finite Difference Method FDM og Finite Element Method FEM) er brikken representert med et rettlinjet rutenett. Med integrerte feltløsere (Boundary Element Method BEM og Method of Moments MoM) er bare grensen diskretisert. Med flytende tilfeldig vandring, som ikke offisielt er en feltløser, siden den ikke løser for felt, simuleres tilfeldige baner av partikler mellom to ledere.