淺談PCB電磁場(chǎng)求解方法及仿真軟件

　　3D 全波求解器是最能準(zhǔn)確模型實(shí)際情況的求解器。它可以模擬RF、SI、PI、EMI等所涵蓋的所有效應(yīng)，典型的3D全波求解器有：邊界元法 (Si9000)、有限差分法(CST、Keysight EMpro/FDTD)和有限元法(Ansys HFSS、Keysight Empro/ FEM)。

　　基于以上計(jì)算方法和行業(yè)的代表商業(yè)軟件有：

　　Ansys Siwave

　　是專(zhuān)門(mén)最大封裝和PCB的信號(hào)完整性和電源完整性分析平臺(tái)，使用電路和全波電磁場(chǎng)的混合求解器，可以完成直流分析，交流分析和電磁輻射分析。SIWAVE使用優(yōu)化后的三維電磁場(chǎng)有限元求解技術(shù)，適合精確快速分析大規(guī)模復(fù)雜電源，地平面的PCB和封裝設(shè)計(jì)。

　　Cadence Sigrity

　　Cadence Sigrity采用多種混合算法，包括電磁場(chǎng)(EM)求解器，傳輸線(TLM)求解器，電路(SPICE)求解器, 如板間主電磁場(chǎng)采用FEM有限元法(POWER SI)或FDTD時(shí)域有限差分法(SPEED2000),傳輸線采用矩量法，非理想回路和過(guò)孔采用局部三維等效法，板邊輻射采用邊界元法等。

　　隨 著系統(tǒng)數(shù)據(jù)率進(jìn)入了Gbps和無(wú)線頻率進(jìn)幾GHz領(lǐng)域，考慮非均勻互連的不連續(xù)性帶來(lái)的影響變得越來(lái)越重要。主要有兩類(lèi)最基本的互連不連續(xù):PCB上不規(guī) 則形狀的互連對(duì)象，如:過(guò)孔、走線拐角、非均勻走線;IC以及PCB之間的互連結(jié)構(gòu)。過(guò)去，對(duì)電路板上的均勻走線和封裝使用靜態(tài)或準(zhǔn)靜態(tài)場(chǎng)解算器進(jìn)行建 模。那些尺寸小、不規(guī)則形狀的對(duì)象都采用近似或直接忽略的方式處理，這樣的方法對(duì)于沿速率相對(duì)較慢的信號(hào)的建模與仿真已經(jīng)足夠了。但是，對(duì)于吉比特級(jí)的系 統(tǒng)，特別是對(duì)于那些數(shù)據(jù)率超過(guò)了5Gbps的信號(hào)，電路板和封裝的細(xì)微結(jié)構(gòu)造成的不連續(xù)性將顯著影響信號(hào)的質(zhì)量，這將引起眼圖的閉合并帶來(lái)不可接受的誤碼 率。因此，對(duì)于吉比特級(jí)系統(tǒng)的分析，需要引入三維電磁場(chǎng)全波分析技術(shù)。