近年來，電子技術(shù)的快速發(fā)展使得人們能夠創(chuàng)造出越來越緊湊、高性能和高效的設(shè)備。不同類別的電子元件工作的更高工作頻率不可避免地給芯片設(shè)計人員帶來了重大挑戰(zhàn)，特別是與電磁干擾問題相關(guān)的挑戰(zhàn)。

　　三星代工廠將利用 Ansys Inc. 的電磁仿真工具，在最先進的芯片、節(jié)點和工藝技術(shù)上開發(fā)超現(xiàn)代設(shè)計，包括 5G/6G。 Ansys 的仿真解決方案將為三星最先進的半導(dǎo)體技術(shù)提供全面的電磁感知設(shè)計流程，具有更大的容量、速度和集成能力，加快片上設(shè)計周期時間以提高高速連接性，同時幫助減少設(shè)計錯誤和風(fēng)險。

　　電磁仿真

　　解決電磁干擾問題的一種方法是使用適當?shù)碾姶欧抡婀ぞ?。幾年前，電磁仿真的要求主要與電感器件有關(guān)。芯片制造商希望設(shè)計和優(yōu)化片上笨重的電感器，因為這些元件最初是在封裝中設(shè)計的。后來技術(shù)發(fā)展，芯片制造商能夠在芯片上設(shè)計電感，這就是電磁仿真的重點。

　　這種趨勢(主要集中在電感器)一直持續(xù)到工程師開始設(shè)計更高頻率的芯片。當射頻 IC 開始在市場上占據(jù)主導(dǎo)地位時，電磁仿真成為了按時、按預(yù)算生產(chǎn)產(chǎn)品的更高要求。

　　Ansys 的電磁仿真工具

　　Ansys 是一家工程仿真軟件和技術(shù)提供商，被各行各業(yè)的設(shè)計師、工程師和研究人員廣泛采用，提供完整的電磁仿真工具套件，幫助芯片制造商優(yōu)化高速連接。

　　Ansys 片上電磁仿真產(chǎn)品組合首席產(chǎn)品經(jīng)理 Kelly Damalou 表示：“如今，客戶開始越來越相信電磁仿真，這主要是因為頻率的增加和數(shù)據(jù)速率信號的提高加劇了電磁串擾” ，接受 EE Times 采訪。

　　最近，Samsung Foundry 選擇了 Ansys 的電磁仿真工具套件來開發(fā)最先進的設(shè)計，包括基于最先進工藝技術(shù)的 5G/6G。

　　Ansys 軟件工具的卓越容量、速度和集成能力將使三星設(shè)計人員能夠?qū)㈦姶旁O(shè)計周期時間加快 10 倍，從而縮短上市時間。

　　三星設(shè)計人員將利用 Ansys 的電磁設(shè)計工具 Ansys RaptorX、Ansys VeloceRF 和 Ansys Exalto，幫助將小型設(shè)計的上市時間縮短兩到三周，將復(fù)雜設(shè)計的上市時間縮短至兩個月：

　　VeloceRF：一種電感器件綜合和建模工具，支持低至 3 nm 的高級節(jié)點，并與領(lǐng)先的 EDA 平臺集成(圖 1)

　　RaptorX：一款大容量電磁求解器，針對高速 RF IC、數(shù)字 SOC 和 2.5D/3D IC 等硅應(yīng)用進行了優(yōu)化。

　　Exalto：一種電磁感知寄生提取軟件解決方案，使 IC 設(shè)計工程師能夠在簽核階段準確預(yù)測電磁耦合效應(yīng)。

　　憑借優(yōu)化計算和建模的自動化功能，再加上更大的容量，Ansys 的軟件將使三星團隊能夠以更快的速度和更高的保真度進行設(shè)計。

　　通過提取集總元件寄生效應(yīng)并創(chuàng)建正確的電、磁和基板耦合模型，Ansys Exalto(如圖 2 所示)是一種后 LVS RLCk 提取軟件解決方案，使 IC 設(shè)計人員能夠精確捕獲各個模塊之間的未知串擾在設(shè)計層次中。 Exalto 可以補充您選擇的 RC 提取工具并與大多數(shù) LVS 解決方案連接。

　　圖：低噪聲放大器中的片上變壓器(來源：Ansys)

　　從明年開始，Ansys的客戶將能夠在單個節(jié)點上將設(shè)計周期時間進一步縮短兩倍，并通過采用分布式架構(gòu)并同時在八個節(jié)點上執(zhí)行仿真，將設(shè)計周期時間進一步縮短兩倍以上。根據(jù)達馬樓的說法。

　　包括5G 和 6G在內(nèi)的射頻設(shè)計非常具有挑戰(zhàn)性。從一代電信協(xié)議過渡到下一代電信協(xié)議的最大挑戰(zhàn)是設(shè)備也需要支持舊協(xié)議。

　　“如果你考慮一下所有這些收發(fā)器在不同頻率上通信，但彼此緊密集成，那么你可以想象這是一場電磁串擾噩夢”，Damalou 說。

　　工程師不僅需要優(yōu)化其中一種通信協(xié)議(例如 6G)的設(shè)計，還必須確保它不會耦合、串擾或干擾相鄰的收發(fā)器，例如 5G、4G 和 3G 。從電磁角度來看，這是最大的挑戰(zhàn)之一。

　　另一個挑戰(zhàn)與使現(xiàn)象更加強烈的高頻有關(guān)。年復(fù)一年，電子技術(shù)不斷發(fā)展，生產(chǎn)工藝從 7 納米、5 納米到3 納米。

　　“RaptorX 是唯一能夠?qū)εc 7、5 和 3 納米工藝制造有關(guān)的高級布局相關(guān)效應(yīng)進行分析建模的求解器”，Damalou 說道。

　　在Ansys的客戶中，也不乏致力于高功率應(yīng)用的公司。盡管技術(shù)和材料不同，但它們面臨著與高速芯片制造商相同的挑戰(zhàn)。

　　RaptorX 以及 Ansys 的所有電磁組合工具均使用來自代工廠的 ICT 或 iRCX 文件中描述的技術(shù)。這些文件包含相關(guān)信息，例如層厚度的尺寸、厚度的變化、介電常數(shù)、溫度系數(shù)等。電磁仿真工具還可以通過提供布局來求解麥克斯韋方程組以計算電磁模型。

　　“當然，我們的工具一代又一代地出現(xiàn)了問題和錯誤，我們已經(jīng)建立了一個非常強大的驗證和質(zhì)量保證框架，其中包含來自客戶芯片或我們內(nèi)部基準的數(shù)千個數(shù)據(jù)點Ansys 黃金參考解算器，”Damalou 說道。 “這保證了 RaptorX 電磁模型的準確性。 RaptorX 已獲得所有主要代工廠針對多種最先進工藝以及 2.5D 和 3D IC 架構(gòu)的認證。”

　　路線圖

　　Ansys 的路線圖包括與工作流程的容量和速度有關(guān)的進一步改進，以及去年推出的名為 RaptorQu 的工具的開發(fā)。 RaptorQu 是一款專注于量子處理器超導(dǎo)硅的電磁求解器。它使用與 RaptorX 相同的技術(shù)和容量，只是對超導(dǎo)體的關(guān)注點不同。

　　“這是另一個重點，我們相信在量子計算方面的投資是值得的，”達馬盧說。 “將會有巨大的發(fā)展，我們可能會在不到 10 年的時間內(nèi)看到商業(yè)成果?！?/span>