Skip to main content
Această pagină este afișată prin traducere automată. Vizualizați în schimb în limba engleză?

Rezolvator de elemente de graniță EM 3D

HyperLynx Full-Wave Solver

HyperLynx Full Wave Solver (FWS) este un rezolvator de elemente limită utilizat pentru simularea comportamentului de frecvență foarte mare al structurilor electromagnetice 3D care au geometrii arbitrare. Este un membru al familiei integrate de HyperLynx Advanced Solvers.

Placă de circuit cu componente electronice și vizualizare de analiză a integrității semnalului pentru software-ul de rezolvare cu undă completă Hyperlynx.

Aplicații de rezolvare cu undă completă

Abordările cu undă completă sunt utilizate atunci când structura analizată este comparabilă (sau mai mare) decât lungimea de undă a semnalului la frecvențele de interes. Aceasta este o abordare cu scop general care nu face presupuneri despre geometria structurii sau comportamentul său electromagnetic. În HyperLynx, rezolvatorul cu undă completă este de obicei utilizat pentru a modela secțiuni critice ale canalelor seriale de mare viteză (rupturi, capace de blocare, vias și alte discontinuități), secțiuni ale pachetelor IC de înaltă densitate sau porțiuni selectate de interfețe de memorie DDR5.

Soluțiile cu undă completă oferă cele mai precise simulări disponibile în prezent. Acest lucru înseamnă, de asemenea, că sunt cele mai complexe și consumatoare de memorie, ceea ce le face cel mai probabil să necesite accelerare de simulare, fie prin utilizarea multor nuclee CPU pe un server mare, fie prin împărțirea lucrării (sau joburilor) pe mai multe mașini pe o rețea LAN.

Integrarea HyperLynx și ușurința de utilizare

Când solverele cu undă completă sunt utilizate ca parte a analizei la nivel de sistem, interconectarea completă este în mod normal prea mare pentru a fi rezolvată practic cu un rezolvator 3D. Asta înseamnă că interconectarea este împărțită în secțiuni care necesită un rezolvator 3D (regiuni de spargere, vias și capace de blocare), secțiuni care pot fi descrise cu exactitate cu modele de urmărire și secțiuni reprezentate ca modele de parametri S (adesea conectori și pachete IC). Aceasta este cunoscută sub numele de rezolvare „tăiere și cusătură” - interconexiunea este „tăiată” în secțiuni care sunt fiecare modelate individual, apoi piesele sunt „cusute” înapoi împreună pentru a crea un model de canal de capăt la capăt pentru analiza la nivel de sistem.

Metoda de tăiere și cusătură maximizează eficiența rezolvării, deoarece dimensiunea zonelor rezolvate cu simulare 3D este limitată la zonele critice de semnal și la căile lor de întoarcere respective. În afara acestor zone, reprezentarea semnalului cu un model de urmărire sau conector este mult mai eficientă din punct de vedere al timpului de calcul și al resurselor. Provocarea cu metoda de tăiere și cusătură este gestionarea corectă a tuturor detaliilor - de exemplu, fiecare zonă 3D trebuie să fie suficient de mare pentru a asigura comportamentul transversal electro magnetic (TEM) la limitele portului. Aceasta înseamnă că zona va include o parte din urmele semnalului, iar lungimea trasei modelată ca linie de transmisie va trebui ajustată pentru a reflecta porțiunea de urme deja inclusă în zona 3D. Această zonă 3D trebuie, de asemenea, să includă calea de întoarcere a semnalului, astfel încât trebuie luate în considerare și căile de cusătură la sol și o distanță adecvată a tamponului la crearea zonei. În mod normal, acest proces se face manual, necesitând o expertiză considerabilă a utilizatorilor. Acest lucru limitează foarte mult numărul de utilizatori care pot efectua analiza și numărul de semnale pe care le pot analiza practic.

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

Crearea automată a modelului de canal post-layout

HyperLynx creează automat modele de canale post-layout pe baza cerințelor pentru protocolul analizat. Utilizatorii selectează pur și simplu semnalele pe care doresc să le analizeze, iar HyperLynx face restul:

  • Motorul DRC încorporat este utilizat pentru a identifica automat secțiunile interconexiunii care necesită modelare 3D.
  • HyperLynx BoardSIM creează configurațiile corespunzătoare pentru simularea 3D și le trimite la rezolvatorul cu undă completă.
  • Solverul cu undă completă modelează zonele 3D la frecvența necesară și creează modele pentru analiza SI. Aceste modele includ metadate de port care indică modul în care ar trebui conectate în cadrul modelului complet al canalului.
  • BoardSim combină modelele din simulatorul 3D cu modele de urmărire și conector pentru a crea un model care reprezintă canalul.
  • BoardSIM rulează apoi simularea SI conștientă de protocol (de obicei analiza SERDES sau DDR) pentru a stabili marjele de operare la nivel de sistem. Aceasta spune utilizatorului ce semnale trec, care eșuează și cu cât.

Vizualizare cuprinzătoare și post-procesare

Solverul Full-wave HyperLynx include un set complet de facilități de trasare a ieșirilor care arată comportamentul și se actualizează în timp real pe măsură ce simularea progresează, permițând utilizatorului să vadă cum evoluează modelul pe măsură ce simularea este rulată. Acestea includ diagrame de comportament real, magnitudine, imaginar și de fază, afișate cu scale liniare, log și dB. Plotarea polară este, de asemenea, acceptată.

Odată ce simularea este finalizată, graficele animate de curent și densitatea câmpului pot fi utilizate pentru a investiga în continuare comportamentul structurii.

Rezultatele simulate pot fi post-procesate pentru a deîncorpora efectele structurilor portului, a verifica și a impune pasivitatea, a împărți matricile mari în altele mai mici, a ajusta valorile terminării de referință a portului și a converti datele cu un singur capăt în date cu mod mixt.

Modelele de simulare pot fi exportate ca date ale parametrilor S, Y și Z cu subcircuite de învelire a condimentelor pentru includerea în simulările circuitelor la nivel de sistem. Modelele generate includ, de asemenea, metadate de port care definesc ce reprezintă fiecare port și cum ar trebui conectat într-un model mai mare pentru simulări la nivel de sistem.

full wave solver reporting

Performanță scalabilă

Rezolvarea cu unde complete este cea mai intensă de calcul și memorie dintre toate aplicațiile de rezolvare, deoarece oferă cea mai mare precizie și face cele mai puține presupuneri despre structura rezolvată. HyperLynx utilizează o strategie pe două niveluri pentru îmbunătățirea debitului de rezolvare:

  • Primul (și cel mai simplu) nivel de performanță implică adăugarea mai multor nuclee CPU la o rulare individuală de rezolvare. În acest scenariu, rezolvatorul distribuie sarcinile între nucleele disponibile pentru a finaliza lucrarea mai repede. Utilizatorul controlează câte nuclee este permisă să utilizeze fiecare lucrare de rezolvare. Ca orice proces de analiză distribuit, adăugarea mai multor nuclee atinge în cele din urmă un punct de scădere a randamentelor. În acel moment, dacă simularea este rulată pe un server mare, mai multe simulări pot fi rulate în paralel pentru a crește randamentul.
  • Al doilea nivel implică distribuirea mai multor rulări de rezolvare către diferite mașini pe o rețea LAN. Acest lucru permite scalarea performanței simulării la niveluri foarte ridicate, în special atunci când există un număr mare de lucrări de rezolvare de rulat. Distribuția locurilor de muncă HyperLynx Advanced Solvers (HL-AS JD) oferă un strat de gestionare a sarcinilor de rezolvare care permite utilizatorilor să controleze modul și locul în care vor fi executate lucrările de simulare. HL-AS JD poate distribui și gestiona direct lucrările de simulare în rețeaua LAN sau poate interfața cu sistemele comerciale de gestionare a încărcăturii (LSF, Windows HPC) pentru a profita de infrastructura de analiză existentă acolo unde este disponibilă.
HLAS - HyperLynx Scalable Peformance 1280x720

Scripturi și automatizare

Analiza integrității semnalului și a puterii sunt procese complexe, în mai multe etape, în care schimbarea unei singure opțiuni poate afecta semnificativ rezultatul final. Deoarece aceste simulări sunt adesea lungi, consumatoare de calcul și de memorie, este esențial să se asigure că simulările sunt configurate corect și efectuate în mod consecvent. Fără capacitatea de a se asigura că simulările sunt efectuate în mod consecvent și precis, se pierde mult timp ajustând și resimulând.

HyperLynx Advanced Solvers poate fi rulat atât interactiv, cât și prin automatizare bazată pe Python. Acest lucru permite configurarea inițială, analizarea și depanarea proiectelor folosind analiza interactivă pentru a determina setările optime de simulare. Apoi, pe măsură ce designul este iterat, acele setări pot fi reutilizate prin automatizare pentru a se asigura că analiza este întotdeauna rulată în același mod, raportează aceleași valori și produce aceleași modele de ieșire. Un mediu interactiv de scripting pe linia de comandă este disponibil direct cu rezolvatorii, astfel încât utilizatorii să își poată dezvolta și testa scripturile de automatizare.

Automatizarea HyperLynx Advanced Solver face parte dintr-un cadru mai larg de scripting pentru întreaga familie HyperLynx, care permite crearea fluxurilor automate de analiză multi-instrument. Acest cadru de scripting orientat pe obiecte include fluxuri predefinite pentru integritatea puterii, integritatea semnalului și analiza conformității legăturilor seriale care permit utilizatorilor să ruleze analize complexe cu doar câteva linii de cod personalizat.

HyperLynx Scripting and Automation
Rezolvator cu undă completă

Resources