Skip to main content
Táto stránka sa zobrazuje použitím automatického prekladu. Zobraziť namiesto toho v Angličtine?

Riešiteľ hraničných prvkov 3D EM

HyperLynx Full-Wave Solver

HyperLynx Full Wave Solver (FWS) je riešiteľ hraničných prvkov používaný na simuláciu veľmi vysokofrekvenčného správania 3D elektromagnetických štruktúr, ktoré majú ľubovoľnú geometriu. Je jedným z členov integrovanej rodiny HyperLynx Advanced Solvers.

Doska plošných spojov s elektronickými komponentmi a vizualizáciou analýzy integrity signálu pre softvér Hyperlynx na riešenie plnej vlny.

Aplikácie riešenia plnej vlny

Plné vlnové prístupy sa používajú, keď je analyzovaná štruktúra porovnateľná (alebo väčšia) ako vlnová dĺžka signálu pri frekvenciách, ktoré vás zaujímajú. Toto je všeobecný prístup, ktorý nerobí predpoklady o geometrii štruktúry alebo jej elektromagnetickom správaní. V HyperLynx sa riešiteľ plnej vlny zvyčajne používa na modelovanie kritických častí vysokorýchlostných sériových kanálov (prelomy, blokovacie čiary, priechody a iné diskontinuity), sekcií balíkov IC s vysokou hustotou alebo vybraných častí pamäťových rozhraní DDR5.

Plnovlnové riešenia poskytujú najpresnejšie simulácie, ktoré sú v súčasnosti k dispozícii. To tiež znamená, že sú najzložitejšie a najnáročnejšie na pamäť, takže s najväčšou pravdepodobnosťou budú vyžadovať simulačné zrýchlenie, buď použitím mnohých jadier CPU na veľkom serveri, alebo rozdelením úlohy (alebo úloh) na viaceré počítače v sieti LAN.

Integrácia HyperLynx a jednoduché použitie

Ak sa ako súčasť analýzy na úrovni systému používajú plné vlnové riešitelia, úplné prepojenie je zvyčajne príliš veľké na to, aby sa dalo prakticky vyriešiť pomocou 3D riešiteľa. To znamená, že prepojenie sa rozdelí na časti, ktoré vyžadujú 3D riešiteľ (oblasti prelomu, priechody a blokovacie kryty), sekcie, ktoré je možné presne opísať pomocou stopových modelov, a sekcie reprezentované ako modely s parametrami S (často konektory a balíky IC). Toto je známe ako riešenie „strihu a stehu“ - prepojenie je „rozrezané“ na časti, ktoré sú modelované jednotlivo, potom sa kusy „zošívajú“ späť dohromady, aby sa vytvoril model kanála od konca do konca pre analýzu systémovej úrovne.

Metóda strihu a stehu maximalizuje účinnosť riešenia, pretože veľkosť oblastí riešených 3D simuláciou je obmedzená na kritické signálové oblasti a ich príslušné spätné cesty. Mimo týchto oblastí je reprezentácia signálu so stopovým alebo konektorovým modelom oveľa efektívnejšia z hľadiska výpočtového času a zdrojov. Výzvou metódy strihu a stehu je správne spravovanie všetkých detailov - napríklad každá 3D oblasť musí byť dostatočne veľká, aby zabezpečila správanie priečne elektromagnetického (TEM) na hraniciach portov. To znamená, že oblasť bude obsahovať určitú časť stopy signálu a dĺžka stopy modelovaná ako prenosová linka bude musieť byť upravená tak, aby odrážala časť stopy, ktorá je už zahrnutá v 3D oblasti. Táto 3D oblasť musí obsahovať aj spätnú cestu signálu, takže pri vytváraní oblasti je potrebné vziať do úvahy aj priechodné prešívanie zemného prešívania a primeranú vzdialenosť vyrovnávacej pamäte. Normálne sa tento proces vykonáva ručne, čo si vyžaduje značné odborné znalosti používateľov. To výrazne obmedzuje počet používateľov, ktorí môžu vykonať analýzu, a počet signálov, ktoré môžu prakticky analyzovať.

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

Automatizované vytváranie modelu kanála po rozložení

HyperLynx automaticky vytvára modely kanálov po rozložení na základe požiadaviek na analyzovaný protokol. Používatelia jednoducho vyberú signály, ktoré chcú analyzovať, a HyperLynx urobí zvyšok:

  • Vstavaný motor DRC slúži na automatickú identifikáciu častí prepojenia, ktoré vyžadujú 3D modelovanie.
  • SIM doska HyperLynx vytvorí vhodné nastavenia pre 3D simuláciu a odošle ich do riešiteľa plnej vlny.
  • Plný vlnový riešiteľ modeluje 3D oblasti na požadovanú frekvenciu a vytvára modely pre analýzu SI. Tieto modely obsahujú metadáta portov, ktoré naznačujú, ako by mali byť pripojené v rámci celokanálového modelu.
  • BoardSim kombinuje modely z 3D simulátora so stopovými a konektorovými modelmi, aby vytvoril model, ktorý predstavuje kanál.
  • BoardSIM potom spustí simuláciu SI uvedomujúcu protokol (zvyčajne analýzu SerDES alebo DDR) na stanovenie prevádzkových okrajov na úrovni systému. To povie používateľovi, ktoré signály prechádzajú, ktoré zlyhajú a o koľko.

Komplexná vizualizácia a následné spracovanie

Plnovlnový riešiteľ HyperLynx obsahuje kompletnú sadu zariadení na vykreslenie výstupu, ktoré zobrazujú správanie a aktualizujú sa v reálnom čase v priebehu simulácie, čo umožňuje používateľovi vidieť, ako sa model vyvíja pri spustení simulácie. Patria sem grafy skutočného, veľkostného, imaginárneho a fázového správania zobrazené pomocou lineárnych, log a dB stupníc. Podporované je aj polárne vykreslenie.

Po dokončení simulácie je možné na ďalšie skúmanie správania štruktúry použiť animované grafy prúdu a hustoty poľa.

Simulované výsledky je možné následne spracovať na odstránenie efektov portových štruktúr, skontrolovať a vynútiť pasivitu, rozdeliť veľké matrice na menšie, upraviť referenčné hodnoty ukončenia portov a konvertovať údaje s jedným koncom na údaje zmiešaného režimu.

Simulačné modely je možné exportovať ako údaje parametrov S, Y a Z s podobvodmi koreňového obalu na začlenenie do simulácií obvodov na úrovni systému. Generované modely obsahujú aj metadáta portov, ktoré definujú, čo každý port predstavuje a ako by mal byť pripojený do väčšieho modelu pre simulácie na systémovej úrovni.

full wave solver reporting

Škálovateľný výkon

Riešenie plnej vlny je najvýpočtovejšie a pamäťovo najnáročnejšie zo všetkých riešiteľských aplikácií, pretože poskytuje najväčšiu presnosť a robí najmenej predpokladov o riešenej štruktúre. HyperLynx používa dvojstupňovú stratégiu na zlepšenie priepustnosti riešiteľov:

  • Prvá (a najjednoduchšia) výkonnostná vrstva zahŕňa pridanie viacerých jadier CPU do jednotlivého spustenia riešenia. V tomto scenári riešiteľ rozdeľuje úlohy medzi dostupné jadrá, aby úloha bola dokončená rýchlejšie. Používateľ kontroluje, koľko jadier je povolené použiť každá úloha riešiteľa. Rovnako ako každý distribuovaný proces analýzy, pridanie ďalších jadier nakoniec dosiahne bod klesajúcej návratnosti. V tom okamihu, ak sa simulácia spúšťa na veľkom serveri, je možné paralelne spustiť niekoľko simulácií, aby sa zvýšila priepustnosť.
  • Druhá vrstva zahŕňa distribúciu viacerých riešiteľských behov do rôznych strojov cez LAN. To umožňuje škálovať výkon simulácie na veľmi vysoké úrovne, najmä ak je potrebné vykonať veľké množstvo riešiteľských úloh. Distribúcia úloh HyperLynx Advanced Solvers (HL-AS JD) poskytuje vrstvu správy úloh riešenia, ktorá umožňuje používateľom riadiť, ako a kde budú vykonávané simulačné úlohy. HL-AS JD môže distribuovať a spravovať simulačné úlohy priamo cez LAN alebo môže prepojiť sa s komerčnými systémami riadenia záťaže (LSF, Windows HPC), aby využíval výhody existujúcej analytickej infraštruktúry, ak je k dispozícii.
HLAS - HyperLynx Scalable Peformance 1280x720

Skriptovanie a automatizácia

Analýza integrity signálu a výkonu sú zložité viacstupňové procesy, pri ktorých zmena jednej možnosti môže významne ovplyvniť konečný výsledok. Pretože tieto simulácie sú často zdĺhavé, výpočtové a náročné na pamäť, je rozhodujúce zabezpečiť správne nastavenie a dôsledné vykonávanie simulácií. Bez schopnosti zabezpečiť, aby sa simulácie vykonávali dôsledne a presne, stráca sa veľa času na úpravu a opätovnú simuláciu.

HyperLynx Advanced Solvers je možné spúšťať interaktívne aj prostredníctvom automatizácie založenej na Pythone. To umožňuje pôvodné nastavenie, analýzu a ladenie návrhov pomocou interaktívnej analýzy na určenie optimálnych nastavení simulácie. Potom, keď sa dizajn iteruje, je možné tieto nastavenia znovu použiť prostredníctvom automatizácie, aby sa zabezpečilo, že analýza bude vždy spustená rovnakým spôsobom, vykazuje rovnaké metriky a vytvára rovnaké výstupné modely. Interaktívne skriptové prostredie príkazového riadka je k dispozícii priamo s riešiteľmi, aby používatelia mohli vyvíjať a testovať svoje automatizačné skripty.

HyperLynx Advanced Solver Automatizácia je súčasťou širšieho skriptového rámca pre celú rodinu HyperLynx, ktorý umožňuje vytváranie automatizovaných tokov analýzy viacerých nástrojov. Tento objektovo orientovaný skriptovací rámec obsahuje vopred definované toky pre integritu napájania, integritu signálu a analýzu súladu so sériovým prepojením, ktoré umožňujú používateľom vykonávať komplexné analýzy len s niekoľkými riadkami vlastného kódu.

HyperLynx Scripting and Automation
Plnovlnový riešiteľ

Resources