本文原刊登于Signal Integrity Journal雜志：《Ansys Interview: More on HFSS Mesh Fusion》 

作者：Janine Love

編輯整理：張旭（Ansys中國高頻產品線高級應用工程師）

Signal Integrity Journal（以下簡稱SIJ）：請介紹一下HFSS Mesh Fusion的理念從何而來？

Matt Commens （以下簡稱MC）：在5G和自動駕駛等新興技術的推動下，我們需要更高的數據傳輸速度和頻率，以及更緊湊的尺寸，這就意味著采用割裂的組件建模系統設計方法無法達到關鍵組件之間的電磁耦合精度要求，此前各版本在這方面也都忽略了此類問題。

工程師希望了解組件之間的電磁耦合問題時，系統-電磁的仿真需求應運而生。如芯片到封裝、PCB和連接器、或者飛機上大規模的Ku波段衛星天線陣列布局等。雖然在HFSS網格融合功能問世之前也可以開展此類仿真，但由于系統CAD模型的復雜性以及系統幾何結構尺度上的巨大跨度，生成有限元網格（FEM）極具挑戰性。

SIJ：開發它花費了多長時間？

MC：我們花費了數年時間將CAD專利、網格劃分技術和求解器技術整合至緊密集成的FEM仿真流程中。

SIJ: 該產品介紹顯示：“HFSS網格融合功能在復雜電磁系統的組件級模型分別應用最優的網格剖分方法，并可跨核心、集群或在Ansys? Cloud?中運行，突破了以往諸多瓶頸” 。請問能否介紹一下這種網格劃分功能的技術細節？它與其他電磁系統仿真產品有何不同？

MC：如果不能對這種電磁-系統進行仿真，那么設計規則可能會對系統性能帶來不利影響，難以確保系統的正常運行。借助HFSS網格融合功能實現了電磁-系統仿真，以打破設計規則，工程師能真正探索設計極限，從而構建最佳解決方案。

就最優網格剖分方法而言，不同的網格劃分方法在不同的CAD模型中表現各有優劣。“特定CAD類型網格劃分” 的示例是層疊結構類模型，如PCB、IC和IC封裝，在這些層疊結構模型中，預先了解如何將這些組件設計為堆疊的2D層疊結構，可以加快和優化網格劃分過程。

在HFSS網格融合功能推出之前，我們的模式是整個模型采用統一的網格劃分方法，而在一個包含多種CAD類型的電磁系統中，這種模式生成網格面臨極大的挑戰。采用HFSS網格融合功能，可以將局部最優的網格技術應用至組件。因此，例如，在帶有連接器和線纜的PCB示例中，可將特定的網格剖分方法分別應用到每個組件中，以最佳地解決它們獨特的CAD類型。

另外，弄清楚網格融合的并行網格劃分特征，有助于我們更深刻的理解該功能。系統的各個組件在最初單獨進行網格劃分，然后通過求解器合并到一起，形成一個不受影響的、全耦合的電磁解決方案。在單獨生成初始網格階段還可利用HPC和云資源進行加速。接著，HFSS求解器可以采用多核、多處理器和多節點來并行求解全耦合電磁系統，包括采用自適應網格劃分來提高精度以及采用標準的HPC技術。

SIJ：發布HFSS網格融合功能有哪些技術或市場方面的挑戰？從IC到PCB、連接器，再到天線，你們是如何 “整合” 這些技術的?

MC：求解器算法是一個重大的技術突破，它既可以生成和求解全耦合電磁系統矩陣，還可以解決規模更大的設計問題，HFSS網格融合功能簡化了設計流程。如果要說市場挑戰，那就是知名度的問題，在許多情況下，工程師實際上并沒有意識到甚至不相信我們的解決方案現在能做到這種程度。

SIJ：能否針對這款產品的新功能具體介紹一個應用實例或客戶案例研究？與之前的功能相比，它具體能幫助設計人員節省多少時間呢？

MC：我們有一個具體的案例，一家消費類電子客戶需要就其一款新產品開展EMI/EMC仿真。現在，事實證明EMI/EMC仿真是一個真正受益于HFSS網格融合功能的特定應用場景，因為該應用通常在其最復雜的設計階段應用仿真，特別是在系統裝配和設計的收尾階段。

該客戶的產品（上圖）是一個觸摸顯示器，它由許多薄層介質和導體組成，其中包括觸摸面板的電容傳感器陣列。客戶采用EMI/EMC測試暗室的完整模型來對顯示器外殼內的觸摸面板以及暗室中的EMI測試天線進行仿真。因為無法對如此復雜的模型生成初始網格，如果沒有HFSS網格融合功能，幾乎無法對這個問題進行求解。借助HFSS網格融合功能，首次仿真即可成功。因此，我們幫助客戶節約了大量時間，這也說明HFSS網格融合功能可完成此前認為不可能實現的仿真。

SIJ：工程師開展上述工作需要Ansys哪些軟件工具呢？

MC：只需要HFSS就能實現。另外，由于HFSS網格融合功能主要用于解決大型復雜問題，因此我們可利用產品HPC的功能，從而支持更多內核和網絡節點以更快地解決問題。此外，不到兩年的時間內，我們已經在微軟 Azure支持的Ansys Cloud上成功部署了HFSS，從而給工程師提供了按需訪問額外硬件的機會，助力他們采用為解決設計難題而推出的HFSS網格融合功能來應對更困難的設計挑戰。

Janine Love擔任《信號完整性雜志》的編輯，與編輯人員和咨詢委員會展開密切合作，為讀者提供數字、視頻和印刷形式的高質量技術內容。此外，她還擔任EDI CON技術項目總監和《微波雜志》的特約編輯。

想要了解更多最新版本Ansys 2021 R1 HFSS網格融合功能詳情，歡迎報名參加3月9日——Ansys HFSS 2021 R1新功能介紹網絡研討會。