Skip to main content
Ta strona jest wyświetlana przy użyciu automatycznego translatora. Czy chcesz wyświetlić ją w języku angielskim?

Rozwiązanie elementów granicznych 3D EM

HyperLynx Full-Wave Solver

HyperLynx Full Wave Solver (FWS) to solver elementów granicznych używany do symulacji zachowania bardzo wysokiej częstotliwości struktur elektromagnetycznych 3D, które mają dowolną geometrię. Jest jednym z członków zintegrowanej rodziny HyperLynx Advanced Solvers.

Płytka drukowana z komponentami elektronicznymi i wizualizacją analizy integralności sygnału dla oprogramowania Hyperlynx full-wave Solver.

Aplikacje solwerów pełnofalowych

Podejścia pełnofalowe stosuje się, gdy analizowana struktura jest porównywalna (lub większa) niż długość fali sygnału przy interesujących częstotliwościach. Jest to podejście ogólnego przeznaczenia, które nie zakłada założeń dotyczących geometrii konstrukcji ani jej zachowania elektromagnetycznego. W HyperLynx solver pełnofalowy jest zwykle używany do modelowania krytycznych sekcji szybkich kanałów szeregowych (przerwy, blokowania, przelotki i inne nieciągłości), sekcji pakietów IC o dużej gęstości lub wybranych części interfejsów pamięci DDR5.

Rozwiązania pełnofalowe zapewniają najdokładniejsze obecnie dostępne symulacje. Oznacza to również, że są one najbardziej złożone i wymagają dużej ilości pamięci, co sprawia, że najprawdopodobniej wymagają przyspieszenia symulacji, albo przez użycie wielu rdzeni CPU na dużym serwerze, albo przez podzielenie zadania (lub zadań) na wiele komputerów w sieci LAN.

Integracja z HyperLynx i łatwość obsługi

Gdy solwery pełnofalowe są używane jako część analizy na poziomie systemu, pełne połączenie wzajemne jest zwykle zbyt duże, aby można je było praktycznie rozwiązać za pomocą solvera 3D. Oznacza to, że połączenie jest podzielone na sekcje wymagające solvera 3D (obszary przebicia, przelotki i czapki blokujące), sekcje, które można dokładnie opisać za pomocą modeli śladowych, oraz sekcje reprezentowane jako modele parametrów S (często złącza i pakiety IC). Jest to znane jako rozwiązywanie „cięcia i zszywania” - połączenie jest „cięte” na sekcje, z których każdy jest modelowany indywidualnie, a następnie elementy są „zszywane” ze sobą, aby stworzyć model kanału od końca do końca do analizy poziomu systemu.

Metoda cięcia i zszywania maksymalizuje wydajność rozwiązywania, ponieważ rozmiar obszarów rozwiązanych za pomocą symulacji 3D jest ograniczony do krytycznych obszarów sygnałowych i ich odpowiednich ścieżek powrotnych. Poza tymi obszarami reprezentowanie sygnału za pomocą modelu śledzenia lub złącza jest znacznie bardziej wydajne z punktu widzenia czasu obliczeniowego i zasobów. Wyzwaniem związanym z metodą cięcia i ściegu jest prawidłowe zarządzanie wszystkimi szczegółami - na przykład każdy obszar 3D musi być wystarczająco duży, aby zapewnić zachowanie poprzecznego elektromagnetycznego (TEM) na granicach portu. Oznacza to, że obszar będzie zawierał pewną część śladu sygnału, a długość śladu modelowana jako linia transmisyjna będzie musiała zostać dostosowana tak, aby odzwierciedlała część śladu już zawartą w obszarze 3D. Ten obszar 3D musi również obejmować ścieżkę powrotną sygnału, więc przy tworzeniu obszaru należy również wziąć pod uwagę przelotki szwu naziemnego i odpowiednią odległość bufora. Zwykle proces ten odbywa się ręcznie, co wymaga znacznej wiedzy użytkownika. To znacznie ogranicza liczbę użytkowników, którzy mogą przeprowadzić analizę, oraz liczbę sygnałów, które mogą praktycznie analizować.

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

Automatyczne tworzenie modelu kanału po układzie

HyperLynx automatycznie tworzy modele kanałów po układzie w oparciu o wymagania dotyczące analizowanego protokołu. Użytkownicy po prostu wybierają sygnały, które chcą analizować, a HyperLynx wykonuje resztę:

  • Wbudowany silnik DRC służy do automatycznej identyfikacji odcinków połączenia, które wymagają modelowania 3D.
  • Karta SIM karty HyperLynx tworzy odpowiednie ustawienia do symulacji 3D i wysyła je do solvera pełnofalowego.
  • Solver pełnofalowy modeluje obszary 3D do wymaganej częstotliwości i tworzy modele do analizy SI. Modele te zawierają metadane portów, które wskazują, w jaki sposób powinny być połączone w modelu pełnego kanału.
  • BoardSim łączy modele z symulatora 3D z modelami śledzenia i złącza, aby stworzyć model reprezentujący kanał.
  • Następnie BoardSIM uruchamia symulację SI uwzględniającą protokół (zazwyczaj analizę SerDES lub DDR) w celu ustalenia marginesów operacyjnych na poziomie systemu. To informuje użytkownika, które sygnały przechodzą, które zawodzą i o ile.

Kompleksowa wizualizacja i przetwarzanie końcowe

Full-wave Solver HyperLynx zawiera pełny zestaw funkcji drukowania wyjściowego, które pokazują zachowanie i aktualizują się w czasie rzeczywistym w miarę postępu symulacji, pozwalając użytkownikowi zobaczyć, jak model ewoluuje podczas uruchamiania symulacji. Należą do nich wykresy zachowań rzeczywistych, wielkości, wyobrażonych i fazowych, wyświetlane w skali liniowej, log i dB. Obsługiwane jest również drukowanie biegunowe.

Po zakończeniu symulacji animowane wykresy prądu i gęstości pola można wykorzystać do dalszego zbadania zachowania struktury.

Symulowane wyniki mogą być przetwarzane w celu usunięcia efektów struktur portów, sprawdzania i wymuszenia pasywności, dzielenia dużych macierzy na mniejsze, dostosowania wartości zakończenia odniesienia portów i konwersji danych z pojedynczego końca na dane w trybie mieszanym.

Modele symulacyjne można eksportować jako dane parametrów S, Y i Z z podobwodami owijania przypraw w celu włączenia do symulacji obwodów na poziomie systemu. Generowane modele zawierają również metadane portów, które definiują, co reprezentuje każdy port i jak powinien być podłączony do większego modelu do symulacji na poziomie systemu.

full wave solver reporting

Skalowalna wydajność

Rozwiązanie pełnofalowe jest najbardziej obliczeniowym i wymagającym pamięci spośród wszystkich aplikacji solwerów, ponieważ zapewnia największą dokładność i zakłada najmniej założeń dotyczących rozwiązywanej struktury. HyperLynx wykorzystuje dwupoziomową strategię poprawy przepustowości solvera:

  • Pierwszy (i najprostszy) poziom wydajności polega na dodaniu większej liczby rdzeni CPU do pojedynczego uruchomienia solvera. W tym scenariuszu solver rozdziela zadania między dostępne rdzenie, aby szybciej wykonać zadanie. Użytkownik kontroluje, ile rdzeni może używać każde zadanie solver. Jak każdy rozproszony proces analizy, dodanie większej liczby rdzeni ostatecznie osiąga punkt zmniejszających się zwrotów. W tym momencie, jeśli symulacja jest uruchamiana na dużym serwerze, kilka symulacji można uruchomić równolegle w celu zwiększenia przepustowości.
  • Drugi poziom obejmuje dystrybucję wielu roztworów solvera na różne maszyny w sieci LAN. Pozwala to na skalowanie wydajności symulacji do bardzo wysokich poziomów, szczególnie gdy istnieje duża liczba zadań solvera do uruchomienia. Dystrybucja zadań HyperLynx Advanced Solvers (HL-AS JD) zapewnia warstwę zarządzania zadaniami solvera, która pozwala użytkownikom kontrolować sposób i miejsce wykonywania zadań symulacyjnych. HL-AS JD może bezpośrednio dystrybuować i zarządzać zadaniami symulacyjnymi w sieci LAN lub może łączyć się z komercyjnymi systemami zarządzania obciążeniem (LSF, Windows HPC), aby wykorzystać istniejącą infrastrukturę analityczną, jeśli jest dostępna.
HLAS - HyperLynx Scalable Peformance 1280x720

Skrypty i automatyzacja

Analiza integralności sygnału i mocy to złożone, wieloetapowe procesy, w których zmiana jednej opcji może znacząco wpłynąć na wynik końcowy. Ponieważ symulacje te są często długie, obliczeniowe i wymagają dużej ilości pamięci, zapewnienie prawidłowego konfigurowania i konsekwentnego wykonywania symulacji ma kluczowe znaczenie. Bez możliwości zapewnienia, że symulacje są wykonywane konsekwentnie i dokładnie, wiele czasu jest tracone na dostosowywanie i ponowną symulację.

HyperLynx Advanced Solvers można uruchamiać zarówno interaktywnie, jak i za pomocą automatyzacji opartej na Pythonie. Pozwala to na wstępną konfigurację, analizę i debugowanie projektów za pomocą analizy interaktywnej w celu określenia optymalnych ustawień symulacji. Następnie, gdy projekt jest iterowany, ustawienia te mogą być ponownie wykorzystane poprzez automatyzację, aby zapewnić, że analiza jest zawsze prowadzona w ten sam sposób, raportowanie tych samych metryk i tworzenie tych samych modeli wyjściowych. Interaktywne środowisko skryptów wiersza poleceń jest dostępne bezpośrednio z solwerami, dzięki czemu użytkownicy mogą tworzyć i testować swoje skrypty automatyzacji.

HyperLynx Advanced Solver Automation jest częścią szerszej struktury skryptów dla całej rodziny HyperLynx, która umożliwia tworzenie zautomatyzowanych przepływów analizy wielu narzędzi. Ta obiektowo zorientowana struktura skryptów obejmuje wstępnie zdefiniowane przepływy dla integralności zasilania, integralności sygnału i analizy zgodności z łączami szeregowymi, które umożliwiają użytkownikom przeprowadzanie złożonych analiz za pomocą zaledwie kilku wierszy niestandardowego kodu.

HyperLynx Scripting and Automation
Solver pełnofalowy

Resources