近年來，電子技術的快速發展使得人們能夠創造出越來越緊湊、高性能和高效的設備。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計人員帶來了重大挑戰，特別是與電磁干擾問題相關的挑戰。

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

　　電磁仿真

　　解決電磁干擾問題的一種方法是使用適當的電磁仿真工具。幾年前，電磁仿真的要求主要與電感器件有關。芯片制造商希望設計和優化片上笨重的電感器，因為這些元件最初是在封裝中設計的。后來技術發展，芯片制造商能夠在芯片上設計電感，這就是電磁仿真的重點。

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

　　Ansys 的電磁仿真工具

　　Ansys 是一家工程仿真軟件和技術提供商，被各行各業的設計師、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，幫助芯片制造商優化高速連接。

　　Ansys 片上電磁仿真產品組合首席產品經理 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據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最先進的設計，包括基于最先進工藝技術的 5G/6G。

　　Ansys 軟件工具的卓越容量、速度和集成能力將使三星設計人員能夠將電磁設計周期時間加快 10 倍，從而縮短上市時間。

　　三星設計人員將利用 Ansys 的電磁設計工具 Ansys RaptorX、Ansys VeloceRF 和 Ansys Exalto，幫助將小型設計的上市時間縮短兩到三周，將復雜設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 的高級節點，并與領先的 EDA 平臺集成(圖 1)

　　RaptorX：一款大容量電磁求解器，針對高速 RF IC、數字 SOC 和 2.5D/3D IC 等硅應用進行了優化。

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

　　憑借優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計。

　　通過提取集總元件寄生效應并創建正確的電、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 設計人員能夠精確捕獲各個模塊之間的未知串擾在設計層次中。 Exalto 可以補充您選擇的 RC 提取工具并與大多數 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點上將設計周期時間進一步縮短兩倍，并通過采用分布式架構并同時在八個節點上執行仿真，將設計周期時間進一步縮短兩倍以上。根據達馬樓的說法。

　　包括5G 和 6G在內的射頻設計非常具有挑戰性。從一代電信協議過渡到下一代電信協議的最大挑戰是設備也需要支持舊協議。

　　“如果你考慮一下所有這些收發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。

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

　　另一個挑戰與使現象更加強烈的高頻有關。年復一年，電子技術不斷發展，生產工藝從 7 納米、5 納米到3 納米。

　　“RaptorX 是唯一能夠對與 7、5 和 3 納米工藝制造有關的高級布局相關效應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用的公司。盡管技術和材料不同，但它們面臨著與高速芯片制造商相同的挑戰。

　　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。這些文件包含相關信息，例如層厚度的尺寸、厚度的變化、介電常數、溫度系數等。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了問題和錯誤，我們已經建立了一個非常強大的驗證和質量保證框架，其中包含來自客戶芯片或我們內部基準的數千個數據點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的進一步改進，以及去年推出的名為 RaptorQu 的工具的開發。 RaptorQu 是一款專注于量子處理器超導硅的電磁求解器。它使用與 RaptorX 相同的技術和容量，只是對超導體的關注點不同。

　　“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。 “將會有巨大的發展，我們可能會在不到 10 年的時間內看到商業成果。”