電磁仿真在PCB、封裝、芯片上的應(yīng)用

中興事件之痛告訴我們----掌握核心技術(shù)才是王道，要想突破美國對中國核心技術(shù)的壓制與封鎖，自主芯片的研發(fā)創(chuàng)新勢在必行。

現(xiàn)代PCB板芯片由于數(shù)據(jù)率高、集成規(guī)模大、研發(fā)周期短，使其保持信號完整性(SI)、電源完整性(PI)和電磁兼容性(EMC)的難度較大。而電磁仿真軟件的運(yùn)用，能夠幫助工程師對PCB的布局進(jìn)行設(shè)計(jì)、分析和優(yōu)化。

首先，在高度集成的封裝芯片中，很多時候寄生參數(shù)的影響是我們非常不希望出現(xiàn)的，它會降低電路的速度、改變頻率響應(yīng)或者帶來一些意想不到的影響。而電磁仿真軟件能很好的解決這個問題，能抽取結(jié)構(gòu)內(nèi)部寄生參數(shù)，進(jìn)行多種電路、多端口等效，根據(jù)不同需求生成不同的等效電路：

IC 模型

下圖是對 IC 芯片模型中二端口等效模型及寄生參數(shù)抽取情況：

等效電路圖

當(dāng)然，S參數(shù)作為高頻信號傳輸質(zhì)量的基本指標(biāo)，也是電磁仿真必不可少的參數(shù)。通過電磁仿真軟件能對各種精細(xì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行仿真，得到相應(yīng)的S參數(shù)，并輸出SPICE模型，下圖就是仿真和實(shí)測的對比（如下圖所示）：

而眼圖、等高曲線、盆浴曲線是評估信號傳輸好壞的標(biāo)準(zhǔn)，通過電磁仿真能輕易得到相應(yīng)的各種參數(shù)（如下圖所示）：

眼圖

而電源完整性問題，也會導(dǎo)致各種SI、EMIEMC問題，所以對電源完整性分析也必不可少。電源完整性分析主要包括直流壓降分析，交流去耦分析，平面噪聲分析和模型提取等（如下圖所示）。

噪聲分析

DC IRdrop

局部電流分布

對于芯片封裝的EMIEMC問題，大多數(shù)時候我們都可以按照一定的規(guī)則去排版、布局，改善EMI/EMC問題。但通過人為去檢查優(yōu)化高密集度的芯片封裝線路，顯得很不合理。這時候我們必須得借助軟件，分析封裝芯片的線路布局、走線交叉、參考平面變化、屏蔽層和過孔檢查，快速定位電路板上潛在問題，避免引起EMI/EMC、SI 或PI 等錯誤。

規(guī)則檢查

隨著微電子技術(shù)的飛速發(fā)展，芯片的尺寸越來越小，同時運(yùn)算速度越來越快，發(fā)熱量也就越來越大，這就對芯片的散熱提出更高的要求。設(shè)計(jì)人員就必須采用先進(jìn)的散熱工藝和設(shè)計(jì)合理的散熱方式來有效的帶走熱量，保證芯片在所能承受的最高溫度以內(nèi)正常工作。而對于一些大功率器件，其內(nèi)部的焦耳熱也不可忽視，這時我們可以先對器件進(jìn)行電磁分析后，在進(jìn)行電/熱耦合迭代分析，計(jì)算焦耳熱；

作為提供電磁仿真及熱仿真解決方案的專家， 有限元科技依托十?dāng)?shù)年的仿真應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)，一如既往的致力于推動CAE技術(shù)的應(yīng)用，以有限元分析軟件開發(fā)為核心，集CAE咨詢、CAE培訓(xùn)、CAE軟件代理為一體，為市場和客戶提供最優(yōu)質(zhì)的產(chǎn)品與服務(wù)，幫助企業(yè)進(jìn)行產(chǎn)品創(chuàng)新創(chuàng)造更多價值。