本文首發(fā)于Ansys中國知乎機(jī)構(gòu)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(xué)仿真。Ansys首席產(chǎn)品經(jīng)理Matt Commens更是稱之為：“自20世紀(jì)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(diǎn)如下：

• 全新的HFSS網(wǎng)格融合技術(shù)，能夠以最佳的效率精度和可擴(kuò)展性完成過去無法實(shí)現(xiàn)的大型電磁系統(tǒng)仿真

• 支持在印刷電路板（PCB）、芯片封裝和IC設(shè)計(jì)仿真中使用HFSS 3D Layout的加密3D組件技術(shù)，使供應(yīng)商能共享詳細(xì)的3D組件設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)高精度仿真

HFSS 2021 R1版推出了HFSS網(wǎng)格融合技術(shù)，提供了目前罕有、極為先進(jìn)的并行網(wǎng)格剖分能力，實(shí)現(xiàn)對大型電磁系統(tǒng)進(jìn)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(jī)上的天線等極大型復(fù)雜系統(tǒng)，都需要開展大規(guī)模電磁仿真。

大型電磁系統(tǒng)實(shí)例

HFSS網(wǎng)格融合功能可以針對性地解決客戶面臨的兩大工程挑戰(zhàn)：電磁全系統(tǒng)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(fù)雜系統(tǒng)的網(wǎng)格，是一個(gè)艱巨的挑戰(zhàn)，尤其是幾何結(jié)構(gòu)細(xì)節(jié)具有巨大尺度差異時(shí)。對大型復(fù)雜設(shè)計(jì)開展全耦合電磁仿真，也是電磁仿真研究中的一個(gè)長期難點(diǎn)。

在過去，仿真完整復(fù)雜設(shè)計(jì)的其中一種方法是先仿真單個(gè)組件，然后將仿真結(jié)果進(jìn)行整合。但是，這種仿真方法已被證明過程容易出錯(cuò)，且仿真精度較低。由于采用的是分而治之的方法，大量有關(guān)系統(tǒng)如何在實(shí)際中運(yùn)作的信息會(huì)丟失，這就導(dǎo)致只可能采用保守的設(shè)計(jì)，并且不得不犧牲設(shè)計(jì)性能。

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

當(dāng)前產(chǎn)品需要突破性的網(wǎng)格剖分技術(shù)才能實(shí)現(xiàn)快速創(chuàng)新，HFSS網(wǎng)格融合功能應(yīng)運(yùn)而生。

使用上述網(wǎng)格融合功能，可以實(shí)現(xiàn)在統(tǒng)一的全耦合電磁矩陣中對完整系統(tǒng)開展網(wǎng)格剖分，無需逐一對單獨(dú)組件進(jìn)行仿真，還能助力客戶整合系統(tǒng)的多個(gè)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(yīng)，直接將結(jié)果進(jìn)行整合，如今在電磁系統(tǒng)分析中可以使用HFSS網(wǎng)格融合功能，設(shè)計(jì)就不再受限，實(shí)現(xiàn)更高的復(fù)雜性。

HFSS網(wǎng)格融合功能演示

Ansys HFSS 2021 R1版的第二項(xiàng)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(xiàng)功能能夠通過現(xiàn)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(nèi)部生成的設(shè)計(jì)，有的是可以重復(fù)使用的模型，或是通過與第三方（如廠商或客戶）合作創(chuàng)建的組件。

加密3D組件有助于緩解企業(yè)在知識產(chǎn)權(quán)（IP）保護(hù)方面的憂慮。當(dāng)企業(yè)在與他們的客戶共享組件設(shè)計(jì)時(shí)，保護(hù)IP至關(guān)重要。因此，能安全放心地共享企業(yè)組件設(shè)計(jì)相當(dāng)關(guān)鍵。

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

在產(chǎn)品研發(fā)過程中如果沒有使用3D組件，可能只有采用較保守的設(shè)計(jì)規(guī)則，器件性能方面也不得不妥協(xié)。同時(shí)，用戶也不敢輕易采用未考慮一體化設(shè)計(jì)中真實(shí)耦合效應(yīng)的組件。

如今，客戶需要在基于PCB、IC封裝和IC的系統(tǒng)中使用3D組件，因此，在分層設(shè)計(jì)中企業(yè)必須采用經(jīng)過優(yōu)化的工作流程，才能為其客戶提供組件或者根據(jù)需要重復(fù)使用組件。廠商組件的內(nèi)部細(xì)節(jié)必須保密，但同時(shí)應(yīng)能直接用于仿真客戶的完整系統(tǒng)設(shè)計(jì)。可見，必須有一種能夠創(chuàng)建加密3D組件并與廠商和客戶共同協(xié)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(fù)使用3D組件，企業(yè)可以共享其詳細(xì)的組件設(shè)計(jì)（連接器、天線、SMD芯片電容器），而無需擔(dān)心幾何結(jié)構(gòu)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(tǒng)設(shè)計(jì)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(yīng)，提高了結(jié)果有效性的置信度，又能保護(hù)廠商的設(shè)計(jì)IP。此外，HFSS和自適應(yīng)網(wǎng)格實(shí)現(xiàn)了黃金標(biāo)準(zhǔn)精度，為加密的3D組件提供完整、未受損的高仿真精度。

設(shè)計(jì)中的Quick 3D Layout

業(yè)內(nèi)認(rèn)為，HFSS網(wǎng)格融合技術(shù)和對HFSS 3D Layout中的加密3D組件，有望重構(gòu)當(dāng)前產(chǎn)品的開發(fā)方式。在近期的Ansys 2021 R1新品發(fā)布系列網(wǎng)絡(luò)研討會(huì)中，也是重點(diǎn)推出了專場介紹——Ansys HFSS 2021 R1新功能介紹，歡迎點(diǎn)擊回看了解更多功能細(xì)節(jié)！