本文原刊登于semiengineering.com：《10X Faster Electromagnetic 3D Simulation》

作者：DENIS SOLDO

編輯整理：倪勝 | Ansys中國高級應用工程師

虛擬原型對于優化高性能電子產品的信號完整性性能而言，至關重要。如今，工程團隊力求在幾小時內快速完成印刷電路板（PCB）和3D芯片封裝的電磁（EM）仿真，并獲得最高的精度。

電磁仿真技術經歷了漫長的發展：早在2000年，Ansys率先推出了采用全新矩陣多處理技術的電磁仿真器HFSS，利用全波3D模型仿真差分對互連，這被視為一次真正意義上的突破。

二十年后，2019年的夏天，一家重要客戶告知Ansys，他們使用HFSS仿真48端口的PCB模型時竟花了28.5小時。后來根據客服了解得知，客戶當時使用了最新技術之前四個版本的舊版HFSS，并且使用經驗法則以及2000年代早期的最佳實踐。他們對信號返回路徑的電源和地布局結構進行了非常狹窄、適形的裁切，從而影響了仿真的邊界條件。裁切操作中還將許多微小但互不相連的多邊形創建成工件。其實，使用最新HFSS版本可自動生成裁切并刪除浮動的多邊形結構，所以已不需要再采用上述方法。

可見，陳舊、復雜的工作流程或者過舊的HFSS版本會導致PCB仿真運行時間過長，原因是較早版本的HFSS在網格劃分技術方面存在局限性，在RAM有限的單機上生成簡化的3D幾何結構時也有很多限制性規則，而現在，使用最新HFSS版本可自動生成裁切并刪除浮動的多邊形結構，可以將仿真運行時間縮短到僅需2.75小時，這比原來的仿真時間快了10倍以上，而且只需更新到最新HFSS版本并采用最佳實踐就能實現。

另一個近期案例是，一家長期使用HFSS的大型半導體客戶報告稱，用HFSS仿真40端口的模型花了61個小時，但他們發現另一家廠商可在9小時內求解幾乎完全相同的模型。通過與客戶討論交流，得知他們使用了過舊的方法以及只有16個內核的舊版HFSS，而用來對比的廠商采用了32個內核的仿真器。

Ansys售后支持工程師迅速幫助客戶升級到了最新HFSS版本，并分享了創建HFSS模型的最佳實踐。隨后，在相同的資源（四臺機器、32個內核）上重新仿真了模型，并啟用HFSS的分布式內存矩陣（DMM）求解器，最終，HFSS運行時間僅5個小時，速度提升了12倍，比另一家廠商的求解器快了近2倍。

從上面分享的是兩個客戶報告真實案例，可以看出Ansys HFSS技術是如何隨著每個新版本而不斷發展和進步。如今，運用最新的HFSS網格劃分技術，用戶已可以處理更大規模的設計。在啟用HFSS的DMM求解器后，仿真運行速度會提高10倍，從而節省數百萬美元的產品設計費用，將產品上市進程提前數周甚至幾個月。

下面另一個例子，可以讓大家更直觀地了解當今電磁仿真技術的真實水平，HFSS用以下資源求解了一個大型PCB模塊的完整3D模型：

• 8個兩層倒裝芯片的BGA封裝

• 64個信號

• 128個端口

• 全部插入單獨主板上的連接器

 借助HFSS DMM技術，僅需34小時就完成了這個大規模問題的求解。足見，利用這種高級求解器技術，可以做到太多以前所無法實現的。

哲學家赫拉克利特曾說：“生命中唯一不變的，就是變化本身。”我們每天都面臨變化，無論是簡單的天氣變化、日程變化、仿真方法變化還是新的軟件版本。變化會影響我們所有人，而我們每個人應對變化的方式卻有所不同。

因此，我們需要放棄陳舊的經驗法則、過時的方法和老舊的軟件版本，利用最新的高級工作流程和解決方案。對于在尋求10倍快的求解速度和無與倫比的精度的用戶來說，他們或許已經找到了理想的工具：最新的、強大的HFSS。隨著對仿真的日益重視，用戶們開始越來越多地充分利用HFSS最新的電磁功能，而不變的，是熟悉的操作環境和HFSS黃金精度。

也可前往Ansys資源中心查看豐富的HFSS點播視頻

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