Fältlösare

Fältlösare är viktiga verktyg för integrerade kretsdesigners och kretskortdesigners för att analysera och optimera den elektriska prestandan hos sina konstruktioner.

Vad är en fältlösare?

En fältlösare är elektromagnetisk simuleringsprogramvara som löser Maxwells ekvationer. Det kan lösa hela Maxwells ekvationer (fullvågslösare), eller det kan lösa en partiell uppsättning som parasitisk kapacitans eller induktansextraktion.

Den elektromagnetiska simuleringsprogramvaran hjälper till att simulera elektromagnetiska fält och lösa komplexa ekvationer för att säkerställa slutproduktens funktionalitet och tillförlitlighet. En vanlig skillnad i fältlösare är mellan differentiella och integrala lösare, var och en med sina egna styrkor och tillämpningar.

Relaterade produkter: Caliber xACT 3D parasitisk extraktion, Simcenter elektromagnetisk simulering, HyperLynx Advanced Solvers

Engineer using laptop in industrial setting with large machinery in background

Förstå fördelarna

Vilka är fördelarna med att använda en fältlösare jämfört med att använda ett vanligt parasitiskt extraktionsverktyg?

Förbättra kretsprestanda

Få oöverträffad noggrannhet i parasitisk kapacitansberäkning, vilket säkerställer optimal prestanda och tillförlitlighet för integrerade kretsar.

Förbättra konstruktionseffektiviteten

Identifiera och lösa potentiella problem snabbt tidigt i designprocessen, vilket avsevärt minskar utvecklingstiden och kostnaderna.

Säkerställ produktens integritet

Genom att exakt simulera elektromagnetiska interaktioner säkerställer du integriteten och funktionaliteten hos dina konstruktioner under ett brett spektrum av driftsförhållanden.

Differentiella fältlösare

Differentiella fältlösare arbetar genom att lösa Maxwells ekvationer med hjälp av finita differensmetoder. Dessa metoder diskretiserar rymden till ett rätlinjärt rutnät, där de elektriska och magnetiska fälten beräknas vid varje punkt. Detta tillvägagångssätt är väl lämpat för att analysera högfrekventa effekter och skarpa övergångar i en design, såsom signalspår på ett kretskort eller sammankopplingar på ett chip. Noggrannheten hos en differentiell lösare beror på storleken på rutnätscellerna som används för att diskretisera utrymme - mindre celler leder till mer exakta resultat men kräver mer beräkningsresurser.

Finita differensmetoder (FD) och finita element (FEM)

Fältets differentialform finns i två olika varianter: ändlig skillnad (FD) och finita element (FEM) metoder. Den ändliga skillnadsmetoden erbjuder utmärkta konvergensegenskaper. Med korrekt inställning av rutnätsupplösning och numeriska scheman kan designers uppnå mycket exakta lösningar på fältekvationer med minimal beräkningsinsats. Detta gör det till ett attraktivt val för tidskritiska applikationer inom integrerad kretsdesign där snabba vändningstider är avgörande.

Integrerade fältlösare

Å andra sidan använder integrerade fältlösare numeriska integrationstekniker för att lösa Maxwells ekvationer över ytor eller volymer i en design. Integrerade lösare förlitar sig på diskretisering av elektromagnetiska fältkällor, såsom ytladdningstätheten för att lösa kapacitans. Vanliga algoritmer inkluderar gränselementmetoden (BEM) och metod för moment (MoM).

Lösare för flytande slumpmässig promenad (FRW)

Floating Random Walk (FRW) -algoritmen är också vanligtvis grupperad med fältlösare, men de är inte officiellt en fältlösare, eftersom de inte löser för fält i allmänhet. Till skillnad från traditionella fältlösare som använder deterministiska metoder för att lösa ekvationer introducerar FRW-algoritmen ett stokastiskt element genom att införliva slumpmässiga promenader i simuleringen. Denna slumpmässighet möjliggör en mer realistisk representation av partikelrörelse i komplexa miljöer. En av de största nackdelarna med FRW är algoritmens tidskrävande karaktär. Det kräver ett stort antal iterationer för att få exakta resultat, vilket kan öka simuleringstiden avsevärt.

Three differential integral floating solvers

Från vänster till höger: Representationer av differentiella fältlösare, integrerade fältlösare och flytande slumpmässig promenad. Med differentiella fältlösare (Finite Difference Method FDM och Finite Element Method FEM) representeras chipet med ett rätlinjärt rutnät. Med integrerade fältlösare (Boundary Element Method BEM och Method of Moments MoM) diskretiseras endast gränsen. Med flytande slumpmässig promenad, som inte officiellt är en fältlösare, eftersom den inte löser för fält, simuleras slumpmässiga banor av partiklar mellan två ledare.