本文首發于Ansys中國知乎機構號：《一文解讀Ansys HFSS 2021新版本TOP2最佳功能》

在Ansys HFSS 2021 R1版本中推出了全新的電磁學仿真。Ansys首席產品經理Matt Commens更是稱之為：“自20世紀90年代 HFSS軟件推出以來的最佳版本。” 綜合看來， Ansys HFSS 2021 R1版本主要亮點如下：

• 全新的HFSS網格融合技術，能夠以最佳的效率精度和可擴展性完成過去無法實現的大型電磁系統仿真

• 支持在印刷電路板（PCB）、芯片封裝和IC設計仿真中使用HFSS 3D Layout的加密3D組件技術，使供應商能共享詳細的3D組件設計，實現高精度仿真

HFSS 2021 R1版推出了HFSS網格融合技術，提供了目前罕有、極為先進的并行網格剖分能力，實現對大型電磁系統進行快速仿真。諸如5G毫米波天線陣列、IC-封裝-PCB-連接器總成、電磁干擾（EMI）暗室中的顯示器、飛機上的天線等極大型復雜系統，都需要開展大規模電磁仿真。

大型電磁系統實例

HFSS網格融合功能可以針對性地解決客戶面臨的兩大工程挑戰：電磁全系統仿真與高精度要求。

生成例如帶封裝的芯片或平臺上的天線這類復雜系統的網格，是一個艱巨的挑戰，尤其是幾何結構細節具有巨大尺度差異時。對大型復雜設計開展全耦合電磁仿真，也是電磁仿真研究中的一個長期難點。

在過去，仿真完整復雜設計的其中一種方法是先仿真單個組件，然后將仿真結果進行整合。但是，這種仿真方法已被證明過程容易出錯，且仿真精度較低。由于采用的是分而治之的方法，大量有關系統如何在實際中運作的信息會丟失，這就導致只可能采用保守的設計，并且不得不犧牲設計性能。

如今，客戶需要強大的仿真功能來仿真最大型最復雜的電磁系統。他們需要新的網格劃分方法，以便開展局部網格剖分和并行網格剖分，這樣，才能在大規模仿真中進行求解，并且由此捕獲所有相關的電磁效應。

當前產品需要突破性的網格剖分技術才能實現快速創新，HFSS網格融合功能應運而生。

使用上述網格融合功能，可以實現在統一的全耦合電磁矩陣中對完整系統開展網格剖分，無需逐一對單獨組件進行仿真，還能助力客戶整合系統的多個組件，例如帶封裝的芯片或平臺上的天線。在過去，用戶不得不忽略組件之間的耦合效應，直接將結果進行整合，如今在電磁系統分析中可以使用HFSS網格融合功能，設計就不再受限，實現更高的復雜性。

HFSS網格融合功能演示

Ansys HFSS 2021 R1版的第二項重大功能是，能在HFSS 3D Layout中使用HFSS加密3D組件開展仿真。這項功能能夠通過現成的3D組件模型來仿真割裂部件或組件，例如天線、射頻連接器或是芯片電容器等表面安裝器件。這些組件部分是來自內部生成的設計，有的是可以重復使用的模型，或是通過與第三方（如廠商或客戶）合作創建的組件。

加密3D組件有助于緩解企業在知識產權（IP）保護方面的憂慮。當企業在與他們的客戶共享組件設計時，保護IP至關重要。因此，能安全放心地共享企業組件設計相當關鍵。

能夠加密的HFSS 3D組件，意味著無需在精度上妥協。設計師不用再被迫用電路級組件（例如S參數模型）替代真實的3D模型、讓總體仿真精度受影響。

在產品研發過程中如果沒有使用3D組件，可能只有采用較保守的設計規則，器件性能方面也不得不妥協。同時，用戶也不敢輕易采用未考慮一體化設計中真實耦合效應的組件。

如今，客戶需要在基于PCB、IC封裝和IC的系統中使用3D組件，因此，在分層設計中企業必須采用經過優化的工作流程，才能為其客戶提供組件或者根據需要重復使用組件。廠商組件的內部細節必須保密，但同時應能直接用于仿真客戶的完整系統設計。可見，必須有一種能夠創建加密3D組件并與廠商和客戶共同協作的簡便方法。HFSS 2021 R1能提供滿足這樣條件的3D組件工作流程。

借助HFSS 3D Layout可以加密和重復使用3D組件，企業可以共享其詳細的組件設計（連接器、天線、SMD芯片電容器），而無需擔心幾何結構和材料屬性等IP信息外泄。

這可以讓廠商的潛在客戶在完整系統設計中使用加密的3D組件，既讓終端客戶能夠充分考慮組件集成后的耦合效應，提高了結果有效性的置信度，又能保護廠商的設計IP。此外，HFSS和自適應網格實現了黃金標準精度，為加密的3D組件提供完整、未受損的高仿真精度。

設計中的Quick 3D Layout

業內認為，HFSS網格融合技術和對HFSS 3D Layout中的加密3D組件，有望重構當前產品的開發方式。在近期的Ansys 2021 R1新品發布系列網絡研討會中，也是重點推出了專場介紹——Ansys HFSS 2021 R1新功能介紹，歡迎點擊回看了解更多功能細節！