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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 fronteira 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 eletrónicos e visualização de análise de integridade de sinal para o software solucionador de onda completa Hyperlynx.

Aplicações solucionador de onda completa

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

As soluções de onda completa fornecem as simulações mais precisas atualmente disponíveis. Isso também significa que são os mais complexos e intensivos em memória, o que os torna os mais propensos a exigir aceleração de simulação, seja pelo uso de muitos núcleos de CPU em um servidor grande, ou dividindo o trabalho (ou trabalhos) entre várias máquinas numa LAN.

Integração HyperLynx e facilidade de utilização

Quando os solucionadores de onda completa são usados como parte da análise a nível do sistema, a interconexão total é normalmente demasiado grande para ser resolvida praticamente com um solucionador 3D. Isso significa que a interconexão é particionada em seções que exigem um solucionador 3D (regiões de separação, vias e tampas de bloqueio), seções que podem ser descritas com precisão com modelos de rastreamento e seções representadas como modelos de parâmetro S (geralmente conectores e pacotes IC). Isso é conhecido como resolução de “cortar e costurar” - a interconexão é “cortada” em seções que são modeladas individualmente, depois as peças são “costuradas” novamente para criar um modelo de canal de ponta a ponta para análise no nível do sistema.

O método de corte e costura maximiza a eficiência de resolução porque o tamanho das áreas resolvidas com simulação 3D é limitado às áreas críticas de sinal e aos seus respectivos caminhos de retorno. Fora dessas áreas, representar o sinal com um modelo de rastreamento 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 gerir todos os detalhes corretamente - por exemplo, cada área 3D precisa de ser grande o suficiente para garantir o comportamento Electro Magnético Transverso (TEM) nos limites da porta. Isto significa que a área incluirá alguma parte do traço do sinal, e o comprimento do traço modelado como uma linha de transmissão terá de ser ajustado para refletir a parte do traço já incluído na área 3D. Essa área 3D também precisa incluir o caminho de retorno do sinal, portanto, vias de costura ao solo e uma distância de buffer adequada também precisam ser consideradas ao criar a área. Normalmente, este processo é feito à mão, exigindo considerável experiência do utilizador. Isto limita muito o número de utilizadores que podem realizar a análise e o número de sinais que podem praticamente analisar.

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

Criação automática de modelo de canal pós-layout

O HyperLynx cria automaticamente modelos de canal pós-layout com base nos requisitos para o protocolo a ser analisado. Os utilizadores simplesmente selecionam os sinais que querem analisar e o HyperLynx faz o resto:

  • O motor DRC incorporado é utilizado para identificar automaticamente secções da interligação que requerem modelação 3D.
  • BoardSIM HyperLynx cria as configurações apropriadas para simulação 3D e envia-as para o solucionador de ondas completas.
  • O solucionador de ondas completas modela as áreas 3D com a frequência necessária e cria modelos para análise SI. Estes modelos incluem metadados de porta que indicam como devem ser ligados no modelo de canal completo.
  • O BoardSim combina os modelos do simulador 3D com modelos de rastreio e conector para criar um modelo que representa o canal.
  • O BoardSim executa então a simulação SI com conhecimento de protocolo (normalmente SERDES ou análise DDR) para estabelecer margens operacionais ao nível do sistema. Isto diz ao utilizador quais sinais passam, quais falham e em quanto.

Visualização abrangente e pós-processamento

O Full-wave Solver do HyperLynx inclui um conjunto completo de recursos de plotagem de saída que mostram o comportamento e a atualização em tempo real à medida que a simulação progride, permitindo ao utilizador ver como o modelo está a evoluir à medida que a simulação é executada. Estes incluem gráficos de comportamento real, de magnitude, imaginário e de fase, apresentados com escalas lineares, logarítmicas e dB. A plotagem polar também é suportada.

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

Os resultados simulados podem ser pós-processados para desincorporar efeitos de estruturas de portas, verificar e reforçar a passividade, dividir matrizes grandes em matrizes mais pequenas, ajustar os valores de terminação de referência da porta e converter dados de terminação única em dados de modo misto.

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

full wave solver reporting

Desempenho escalável

A resolução de ondas completas é a mais intensiva em computação e memória de todas as aplicações solucionadoras, porque fornece a maior precisão e faz o menor número de suposições sobre a estrutura a ser resolvida. O HyperLynx utiliza uma estratégia de duas camadas para melhorar o rendimento do solucionador:

  • O primeiro (e mais simples) nível de desempenho envolve a adição de mais núcleos de CPU a uma execução de solver individual. Neste cenário, o solucionador distribui tarefas entre os núcleos disponíveis para concluir o trabalho mais rapidamente. O utilizador controla quantos núcleos cada trabalho de solucionador pode usar. Como qualquer processo de análise distribuída, adicionar mais núcleos acaba por atingir um ponto de retornos decrescentes. Nesse ponto, se a simulação estiver a ser executada num servidor grande, várias simulações podem ser executadas em paralelo para aumentar a taxa de transferência.
  • O segundo nível envolve a distribuição de várias execuções de solver para máquinas diferentes através de uma LAN. Isto permite que o desempenho da simulação seja dimensionado para níveis muito elevados, particularmente quando há um grande número de trabalhos de solucionador a executar. Distribuição de trabalho de HyperLynx Advanced Solvers (HL-AS JD) fornece uma camada de gestão de tarefas de solucionador que permite aos utilizadores controlar como e onde os trabalhos de simulação serão executados. O HL-AS JD pode distribuir e gerir trabalhos de simulação através da LAN diretamente, ou pode fazer interface com sistemas comerciais de gestão de carga (LSF, Windows HPC) para tirar partido da infra-estrutura de análise existente, quando disponível.
HLAS - HyperLynx Scalable Peformance 1280x720

Scripting & automação

A Análise de Integridade de Sinal e Energia são processos complexos de várias etapas, onde a alteração de uma única opção pode afetar significativamente o resultado final. Como estas simulações são muitas vezes demoradas, de computação e de memória intensas, garantir que as simulações sejam configuradas corretamente e executadas de forma consistente é fundamental. Sem a capacidade de garantir que as simulações são realizadas de forma consistente e precisa, perde-se muito tempo ajustando e resimulando.

HyperLynx Advanced Solvers podem ser executados tanto de forma interativa como através 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 através da automação para garantir que a análise seja sempre executada da mesma maneira, relata as mesmas métricas e produz os mesmos modelos de saída. Um ambiente de scripting de linha de comando interativo está disponível diretamente com os solucionadores para que os utilizadores possam desenvolver e testar os seus scripts de automação.

A automação do HyperLynx Advanced Solver faz parte de uma estrutura de scripting mais ampla para toda a família HyperLynx, que permite a criação de fluxos automatizados de análise multi-ferramenta. Esta estrutura de scripts orientada a objetos inclui fluxos predefinidos para integridade de energia, integridade de sinal e análise de conformidade de link serial que permitem aos utilizadores executar análises complexas com apenas algumas linhas de código personalizado.

HyperLynx Scripting and Automation
Solucionador de ondas completas

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