近年来，电子技术的快速发展使得人们能够创造出越来越紧凑、高性能和高效的设备。不同类别的电子元件工作的更高工作频率不可避免地给芯片设计人员带来了重大挑战，特别是与电磁干扰问题相关的挑战。

　　三星代工厂将利用 Ansys Inc. 的电磁仿真工具，在最先进的芯片、节点和工艺技术上开发超现代设计，包括 5G/6G。 Ansys 的仿真解决方案将为三星最先进的半导体技术提供全面的电磁感知设计流程，具有更大的容量、速度和集成能力，加快片上设计周期时间以提高高速连接性，同时帮助减少设计错误和风险。

　　电磁仿真

　　解决电磁干扰问题的一种方法是使用适当的电磁仿真工具。几年前，电磁仿真的要求主要与电感器件有关。芯片制造商希望设计和优化片上笨重的电感器，因为这些元件最初是在封装中设计的。后来技术发展，芯片制造商能够在芯片上设计电感，这就是电磁仿真的重点。

　　这种趋势(主要集中在电感器)一直持续到工程师开始设计更高频率的芯片。当射频 IC 开始在市场上占据主导地位时，电磁仿真成为了按时、按预算生产产品的更高要求。

　　Ansys 的电磁仿真工具

　　Ansys 是一家工程仿真软件和技术提供商，被各行各业的设计师、工程师和研究人员广泛采用，提供完整的电磁仿真工具套件，帮助芯片制造商优化高速连接。

　　Ansys 片上电磁仿真产品组合首席产品经理 Kelly Damalou 表示：“如今，客户开始越来越相信电磁仿真，这主要是因为频率的增加和数据速率信号的提高加剧了电磁串扰” ，接受 EE Times 采访。

　　最近，Samsung Foundry 选择了 Ansys 的电磁仿真工具套件来开发最先进的设计，包括基于最先进工艺技术的 5G/6G。

　　Ansys 软件工具的卓越容量、速度和集成能力将使三星设计人员能够将电磁设计周期时间加快 10 倍，从而缩短上市时间。

　　三星设计人员将利用 Ansys 的电磁设计工具 Ansys RaptorX、Ansys VeloceRF 和 Ansys Exalto，帮助将小型设计的上市时间缩短两到三周，将复杂设计的上市时间缩短至两个月：

　　VeloceRF：一种电感器件综合和建模工具，支持低至 3 nm 的高级节点，并与领先的 EDA 平台集成(图 1)

　　RaptorX：一款大容量电磁求解器，针对高速 RF IC、数字 SOC 和 2.5D/3D IC 等硅应用进行了优化。

　　Exalto：一种电磁感知寄生提取软件解决方案，使 IC 设计工程师能够在签核阶段准确预测电磁耦合效应。

　　凭借优化计算和建模的自动化功能，再加上更大的容量，Ansys 的软件将使三星团队能够以更快的速度和更高的保真度进行设计。

　　通过提取集总元件寄生效应并创建正确的电、磁和基板耦合模型，Ansys Exalto(如图 2 所示)是一种后 LVS RLCk 提取软件解决方案，使 IC 设计人员能够精确捕获各个模块之间的未知串扰在设计层次中。 Exalto 可以补充您选择的 RC 提取工具并与大多数 LVS 解决方案连接。

　　图：低噪声放大器中的片上变压器(来源：Ansys)

　　从明年开始，Ansys的客户将能够在单个节点上将设计周期时间进一步缩短两倍，并通过采用分布式架构并同时在八个节点上执行仿真，将设计周期时间进一步缩短两倍以上。根据达马楼的说法。

　　包括5G 和 6G在内的射频设计非常具有挑战性。从一代电信协议过渡到下一代电信协议的最大挑战是设备也需要支持旧协议。

　　“如果你考虑一下所有这些收发器在不同频率上通信，但彼此紧密集成，那么你可以想象这是一场电磁串扰噩梦”，Damalou 说。

　　工程师不仅需要优化其中一种通信协议(例如 6G)的设计，还必须确保它不会耦合、串扰或干扰相邻的收发器，例如 5G、4G 和 3G 。从电磁角度来看，这是最大的挑战之一。

　　另一个挑战与使现象更加强烈的高频有关。年复一年，电子技术不断发展，生产工艺从 7 纳米、5 纳米到3 纳米。

　　“RaptorX 是唯一能够对与 7、5 和 3 纳米工艺制造有关的高级布局相关效应进行分析建模的求解器”，Damalou 说道。

　　在Ansys的客户中，也不乏致力于高功率应用的公司。尽管技术和材料不同，但它们面临着与高速芯片制造商相同的挑战。

　　RaptorX 以及 Ansys 的所有电磁组合工具均使用来自代工厂的 ICT 或 iRCX 文件中描述的技术。这些文件包含相关信息，例如层厚度的尺寸、厚度的变化、介电常数、温度系数等。电磁仿真工具还可以通过提供布局来求解麦克斯韦方程组以计算电磁模型。

　　“当然，我们的工具一代又一代地出现了问题和错误，我们已经建立了一个非常强大的验证和质量保证框架，其中包含来自客户芯片或我们内部基准的数千个数据点Ansys 黄金参考解算器，”Damalou 说道。 “这保证了 RaptorX 电磁模型的准确性。 RaptorX 已获得所有主要代工厂针对多种最先进工艺以及 2.5D 和 3D IC 架构的认证。”

　　路线图

　　Ansys 的路线图包括与工作流程的容量和速度有关的进一步改进，以及去年推出的名为 RaptorQu 的工具的开发。 RaptorQu 是一款专注于量子处理器超导硅的电磁求解器。它使用与 RaptorX 相同的技术和容量，只是对超导体的关注点不同。

　　“这是另一个重点，我们相信在量子计算方面的投资是值得的，”达马卢说。 “将会有巨大的发展，我们可能会在不到 10 年的时间内看到商业成果。”