近年來(lái)，電子技術(shù)的快速發(fā)展使得人們能夠創(chuàng)造出越來(lái)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(jì)人員帶來(lái)了重大挑戰(zhàn)，特別是與電磁干擾問(wèn)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(jìn)的芯片、節(jié)點(diǎn)和工藝技術(shù)上開(kāi)發(fā)超現(xiàn)代設(shè)計(jì)，包括 5G/6G。 Ansys 的仿真解決方案將為三星最先進(jìn)的半導(dǎo)體技術(shù)提供全面的電磁感知設(shè)計(jì)流程，具有更大的容量、速度和集成能力，加快片上設(shè)計(jì)周期時(shí)間以提高高速連接性，同時(shí)幫助減少設(shè)計(jì)錯(cuò)誤和風(fēng)險(xiǎn)。

　　電磁仿真

　　解決電磁干擾問(wèn)題的一種方法是使用適當(dāng)?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(jì)和優(yōu)化片上笨重的電感器，因?yàn)檫@些元件最初是在封裝中設(shè)計(jì)的。后來(lái)技術(shù)發(fā)展，芯片制造商能夠在芯片上設(shè)計(jì)電感，這就是電磁仿真的重點(diǎn)。

　　這種趨勢(shì)(主要集中在電感器)一直持續(xù)到工程師開(kāi)始設(shè)計(jì)更高頻率的芯片。當(dāng)射頻 IC 開(kāi)始在市場(chǎng)上占據(jù)主導(dǎo)地位時(shí)，電磁仿真成為了按時(shí)、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(jì)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(kāi)始越來(lái)越相信電磁仿真，這主要是因?yàn)轭l率的增加和數(shù)據(jù)速率信號(hào)的提高加劇了電磁串?dāng)_” ，接受 EE Times 采訪。

　　最近，Samsung Foundry 選擇了 Ansys 的電磁仿真工具套件來(lái)開(kāi)發(fā)最先進(jìn)的設(shè)計(jì)，包括基于最先進(jìn)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(jì)人員能夠?qū)㈦姶旁O(shè)計(jì)周期時(shí)間加快 10 倍，從而縮短上市時(shí)間。

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

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

　　RaptorX：一款大容量電磁求解器，針對(duì)高速 RF IC、數(shù)字 SOC 和 2.5D/3D IC 等硅應(yīng)用進(jìn)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(jì)工程師能夠在簽核階段準(zhǔn)確預(yù)測(cè)電磁耦合效應(yīng)。

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

　　通過(guò)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(jì)人員能夠精確捕獲各個(gè)模塊之間的未知串?dāng)_在設(shè)計(jì)層次中。 Exalto 可以補(bǔ)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(lái)源：Ansys)

　　從明年開(kāi)始，Ansys的客戶將能夠在單個(gè)節(jié)點(diǎn)上將設(shè)計(jì)周期時(shí)間進(jìn)一步縮短兩倍，并通過(guò)采用分布式架構(gòu)并同時(shí)在八個(gè)節(jié)點(diǎn)上執(zhí)行仿真，將設(shè)計(jì)周期時(shí)間進(jìn)一步縮短兩倍以上。根據(jù)達(dá)馬樓的說(shuō)法。

　　包括5G 和 6G在內(nèi)的射頻設(shè)計(jì)非常具有挑戰(zhàn)性。從一代電信協(xié)議過(guò)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(chǎng)電磁串?dāng)_噩夢(mèng)”，Damalou 說(shuō)。

　　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(jì)，還必須確保它不會(huì)耦合、串?dāng)_或干擾相鄰的收發(fā)器，例如 5G、4G 和 3G 。從電磁角度來(lái)看，這是最大的挑戰(zhàn)之一。

　　另一個(gè)挑戰(zhàn)與使現(xiàn)象更加強(qiáng)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(jí)布局相關(guān)效應(yīng)進(jìn)行分析建模的求解器”，Damalou 說(shuō)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(lái)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(guò)提供布局來(lái)求解麥克斯韋方程組以計(jì)算電磁模型。

　　“當(dāng)然，我們的工具一代又一代地出現(xiàn)了問(wèn)題和錯(cuò)誤，我們已經(jīng)建立了一個(gè)非常強(qiáng)大的驗(yàn)證和質(zhì)量保證框架，其中包含來(lái)自客戶芯片或我們內(nèi)部基準(zhǔn)的數(shù)千個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)Ansys 黃金參考解算器，”Damalou 說(shuō)道。 “這保證了 RaptorX 電磁模型的準(zhǔn)確性。 RaptorX 已獲得所有主要代工廠針對(duì)多種最先進(jìn)工藝以及 2.5D 和 3D IC 架構(gòu)的認(rèn)證?！?/span>

　　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(jìn)一步改進(jìn)，以及去年推出的名為 RaptorQu 的工具的開(kāi)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(duì)超導(dǎo)體的關(guān)注點(diǎn)不同。

　　“這是另一個(gè)重點(diǎn)，我們相信在量子計(jì)算方面的投資是值得的，”達(dá)馬盧說(shuō)。 “將會(huì)有巨大的發(fā)展，我們可能會(huì)在不到 10 年的時(shí)間內(nèi)看到商業(yè)成果。”