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Solucionador de elementos de limite 3D EM

HyperLynx Full-Wave Solver

O HyperLynx Full Wave Solver (FWS) é um solucionador de elementos de limite usado para simular o comportamento de frequência muito alta de estruturas eletromagnéticas 3D que têm geometrias arbitrárias. É um membro da família integrada de HyperLynx Advanced Solvers.

Placa de circuito com componentes eletrônicos e visualização de análise de integridade de sinal para o software solucionador de onda completa Hyperlynx.

Aplicações de solucionador de onda completa

As abordagens de onda completa são usadas quando a estrutura que está sendo analisada é comparável (ou maior) do que o comprimento de onda do sinal nas frequências de interesse. Essa é uma abordagem de uso geral que não faz suposições sobre a geometria da estrutura ou seu comportamento eletromagnético. No HyperLynx, o solucionador de onda completa é normalmente usado para modelar seções críticas de canais seriais de alta velocidade (rupturas, limites de bloqueio, vias e outras descontinuidades), seções de pacotes IC de alta densidade ou partes selecionadas de interfaces de memória DDR5.

As soluções de onda completa fornecem as simulações mais precisas disponíveis atualmente. Isso também significa que eles são os mais complexos e consomem muita memória, o que os torna mais propensos a exigir aceleração de simulação, seja pelo uso de vários núcleos de CPU em um grande servidor ou dividindo a tarefa (ou tarefas) em várias máquinas em uma LAN.

Integração com HyperLynx e facilidade de uso

Quando solucionadores de onda completa são usados como parte da análise em nível de sistema, a interconexão completa normalmente é muito grande para ser resolvida de forma prática com um solucionador 3D. Isso significa que a interconexão é particionada em seções que requerem um solucionador 3D (regiões de fuga, vias e limites de bloqueio), seções que podem ser descritas com precisão com modelos de rastreamento e seções representadas como modelos de parâmetros S (geralmente conectores e pacotes IC). Isso é conhecido como solução de “corte e costura” - a interconexão é “cortada” em seções que são modeladas individualmente e, em seguida, as peças são “costuradas” novamente para criar um modelo de canal de ponta a ponta para análise em nível de sistema.

O método de corte e costura maximiza a eficiência da resolução porque o tamanho das áreas resolvidas com a simulação 3D é limitado às áreas críticas de sinal e seus respectivos caminhos de retorno. Fora dessas áreas, representar o sinal com um modelo de traço ou conector é muito mais eficiente do ponto de vista do tempo de computação e dos recursos. O desafio com o método de corte e costura é gerenciar todos os detalhes corretamente — por exemplo, cada área 3D precisa ser grande o suficiente para garantir o comportamento eletromagnético transversal (TEM) nos limites das portas. Isso significa que a área incluirá uma parte do traçado do sinal, e o comprimento do traçado modelado como uma linha de transmissão precisará ser ajustado para refletir a parte do traçado já incluída na área 3D. Essa área 3D também precisa incluir o caminho de retorno do sinal, portanto, as vias de junção do solo e uma distância adequada do buffer também precisam ser consideradas ao criar a área. Normalmente, esse processo é feito manualmente, exigindo considerável experiência do usuário. Isso limita enormemente o número de usuários que podem realizar a análise e o número de sinais que eles podem praticamente analisar.

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

Criação automatizada de modelo de canal pós-layout

O HyperLynx cria automaticamente modelos de canais pós-layout com base nos requisitos do protocolo que está sendo analisado. Os usuários simplesmente selecionam os sinais que desejam analisar e o HyperLynx faz o resto:

  • O mecanismo DRC integrado é usado para identificar automaticamente seções da interconexão que exigem modelagem 3D.
  • Placa SIM HyperLynx cria as configurações apropriadas para simulação 3D e as envia para o solucionador de onda completa.
  • O solucionador de onda completa modela as áreas 3D com a frequência necessária e cria modelos para análise de SI. Esses modelos incluem metadados de porta que indicam como elas devem ser conectadas dentro do modelo de canal completo.
  • O BoardSim combina os modelos do simulador 3D com modelos de traços e conectores para criar um modelo que represente o canal.
  • O BoardSIM então executa uma simulação de SI com reconhecimento de protocolo (normalmente análise SerDes ou DDR) para estabelecer margens operacionais no nível do sistema. Isso informa ao usuário quais sinais passam, quais falham e por quanto.

Visualização e pós-processamento abrangentes

O Full-Wave Solver da HyperLynx inclui um conjunto completo de recursos de plotagem de saída que mostram o comportamento e são atualizados em tempo real à medida que a simulação avança, permitindo que o usuário veja como o modelo está evoluindo à medida que a simulação é executada. Isso inclui gráficos de comportamento real, de magnitude, imaginário e de fase, exibidos com escalas lineares, logarítmicas e dB. A plotagem polar também é suportada.

Quando a simulação estiver concluída, gráficos animados de corrente e densidade de campo podem ser usados para investigar melhor o comportamento da estrutura.

Os resultados simulados podem ser pós-processados para desincorporar efeitos de estruturas de portas, verificar e impor passividade, dividir matrizes grandes em matrizes menores, ajustar valores de terminação de referência de porta e converter dados de extremidade única em dados de modo misto.

Os modelos de simulação podem ser exportados como dados dos parâmetros S, Y e Z com subcircuitos spice wrapper para inclusão em simulações de circuito em nível de sistema. Os modelos gerados também incluem metadados de porta que definem o que cada porta representa e como ela deve ser conectada a um modelo maior para simulações em nível de sistema.

full wave solver reporting

Desempenho escalável

A resolução de ondas completas é a que mais consome computação e memória de todos os aplicativos de resolução, pois fornece a maior precisão e faz o menor número de suposições sobre a estrutura que está sendo resolvida. O HyperLynx usa uma estratégia de duas camadas para melhorar a taxa de transferência do solucionador:

  • O primeiro (e mais simples) nível de desempenho envolve a adição de mais núcleos de CPU a uma execução individual do solver. Nesse cenário, o solucionador distribui as tarefas entre os núcleos disponíveis para concluir o trabalho mais rapidamente. O usuário controla quantos núcleos cada trabalho de solucionador pode usar. Como qualquer processo de análise distribuída, adicionar mais núcleos eventualmente atinge um ponto de retornos decrescentes. Nesse ponto, se a simulação estiver sendo executada em um servidor grande, várias simulações poderão ser executadas em paralelo para aumentar a produtividade.
  • O segundo nível envolve a distribuição de várias execuções de solucionador para diferentes máquinas em uma LAN. Isso permite que o desempenho da simulação seja escalado para níveis muito altos, especialmente quando há um grande número de tarefas de solucionador a serem executadas. Distribuição de tarefas dos HyperLynx Advanced Solvers (HL-AS JD) fornece uma camada de gerenciamento de tarefas do solver que permite aos usuários controlar como e onde as tarefas de simulação serão executadas. O HL-AS JD pode distribuir e gerenciar trabalhos de simulação diretamente pela LAN ou pode interagir com sistemas comerciais de gerenciamento de carga (LSF, Windows HPC) para aproveitar a infraestrutura de análise existente, quando disponível.
HLAS - HyperLynx Scalable Peformance 1280x720

Scripting e automação

A análise de integridade de sinal e energia são processos complexos de várias etapas, nos quais a alteração de uma única opção pode afetar significativamente o resultado final. Como essas simulações geralmente são longas, exigem muita computação e memória, garantir que as simulações sejam configuradas adequadamente e executadas de forma consistente é fundamental. Sem a capacidade de garantir que as simulações sejam realizadas de forma consistente e precisa, perde-se muito tempo ajustando e resimulando.

Os HyperLynx Advanced Solvers podem ser executados de forma interativa e por meio de automação baseada em Python. Isso permite que os projetos sejam inicialmente configurados, analisados e depurados usando análise interativa para determinar as configurações ideais de simulação. Então, à medida que o design é iterado, essas configurações podem ser reutilizadas por meio da automação para garantir que a análise seja sempre executada da mesma maneira, relate as mesmas métricas e produza os mesmos modelos de saída. Um ambiente interativo de script de linha de comando está disponível diretamente com os solucionadores para que os usuários possam desenvolver e testar seus scripts de automação.

A automação do HyperLynx Advanced Solver faz parte de uma estrutura de script mais ampla para toda a família HyperLynx, que permite a criação de fluxos automatizados de análise de várias ferramentas. Essa estrutura de script orientada a objetos inclui fluxos predefinidos para integridade de energia, integridade de sinal e análise de conformidade de links seriais que permitem que os usuários executem análises complexas com apenas algumas linhas de código personalizado.

HyperLynx Scripting and Automation
Solucionador de onda completa

Resources