Virtuoso Meets Maxwell: EM 全视图提取功能

”Virtuoso Meets Maxwell “是一系列旨在探讨 Virtuoso RF 和 Virtuoso MultiTech 现有及潜在功能的博客。Virtuoso又是如何与麦克斯韦方程组 (Maxwell) 联系上的呢?  当前版本的 Virtuoso 支持射频设计，设计工程师们使用麦克斯韦方程组，就能测量物理和辐射效应。该系列博客除了提供一些实用软件和增强功能的精辟见解外，还能通过播客的方式，与听众分享博主和专家们在使用 Virtuoso Packaging 各种工具时，所积累的经验和知识。我们的博客将隔周准时更新，并于周一准时上线！

现在，我们可以使用Cadence AWR AXIEM 3D 平面MoM（method-of-moments) 解算器来提取电感器中的3D S参数模型。这种 S参数模型将会是一个新的单元视图，便于我们在电路仿真原理图中使用。

下图所示的是我们所需要仿真的电感： 

在Virtuoso Layout Suite EXL 中，我将workspace切换为“Electromagnetic”后，页面右边会出现名为 “Electromagnetic Solver Assistant ” 的助手窗口。可以在此运行AWR AXIEM 解算器进行3D电磁场 仿真。

在此之前，我已经创建了工艺设置文件“ typ.emproc” ，它实际是一个很短的文件，仅含有PDK中的ICT 或qrcTechFile 的路径， 以及硅衬底参数。Virtuoso 环境可以自动在默认路径找到“typ.emproc”文件，并将其应用于仿真模型。

我们可以使用Electromagnetic Solver Assistant方便地选择需要仿真的连线和器件。但是在此，我们只讨论如何仿真整个layout中所有的几何图形，只需选中“ Extract Full CellView”即可，这也正是我们仿真所需的全部设置。

运行仿真之前，我们需要定义端口，这里我们在电感每个引脚位置定义边缘端口。我们可以一键式自动生成这些端口，每个端口自动标注其对应的引脚名称。当我们使用S参数模型并提取网表时，这些端口及其对应的引脚信息会被用到。

我们可以点击 “ Mesh and Simulate” 选项以运行 AWR AXIEM解算器。 毫无疑问，类似这样的小电感仿真速度会非常快。

运行仿真之后，我们可以在 Virtuoso 3D Viewer中查看这些网格。这些网格图层的颜色与在2D画布中的颜色相同。通过节点助手，可以看出整个几何结构只有一个节点，这符合我们对电感的认知。

仿真结束后，S参数的结果文件在Electromagnetic Solver Assistant 的“Results” 选项卡中也可见。

S参数文件旁边有个便捷按钮 “Plot” ，可以将s2p文件加载到结果查看器中，我们只需双击 “L” 和“Q” 就可以直接看到电感L值和品质因数Q值岁频率变化的曲线。

现在我们已经有了S参数文件，那么接下来该如何在原理图中使用它呢？ 如果你之前使用过Electromagnetic Solver Assistant ，便会知道“ Create Extracted View” 按钮可以将S参数。但是我们这次提取的是整个单元视图S-parameter模型没有地方可以整合，它用来描述的是整个单元视图的电磁场仿真模型。

事实上，创建一个新的“ sparam”视图会更有意义。这样，我们就可以在“Hierarchy Editor”中选择“sparam”作为仿真视图。当我们有一个“ full cellview ” 模型时，之前的“ Create Extracted View” 按钮会变成“Create S-parameter cellview”按钮。点击该按钮会弹出 “Create S-parameter cellview” 表单，建议的缺省视图名为“sparam”。由于该电感已经有symbol视图，所以我们选择不另外生成symbol。

如果我们现在查看Library Manager, 就能发现电感对应的cell通过Electromagnetic Solver Assistant新创建的“sparam” 视图，其看似简单，却含有一些特征 ：首先，双击” sparam” 视图便可以在默认文字编辑器下打开s2p文件，这样做的优势其一是可以检查文件头注释，比如在仿真中使用的是哪个版本的求解器。

其二是可以将s2p文件存储于cellview所在的文件夹中。因此它可以通过我们的版本管理系统check-in/check-out，这样Touchstone文件不会再丢失或错乱。

其三是自动更新CDF，以包含我们期望的n端口实例的典型属性，例如插值方法。

为了了解这一点，我使用上文提到的sparam视图，创建一个简单的过滤器，直接控制要写入网表的n端口的参数。

您也许会想：“在原理图中我们使用了的是symbol视图，而没有使用sparam视图。” 正如您想的那样，但是我们会使用Virtuoso Hierarchy Editor 将symbol视图切换为sparam视图。由于sparam视图被标记为leaf cell（这也可以认为是sparam视图的第四个优势） ，所以不需要更改“Global Binding”中的任何内容。

这可能会让您感到惊讶，但是我们确实只需要几个简单步骤就能为我们的电路创建网表。在此， 我们只需调用Virtuoso ADE Explorer， 将目标仿真器设置为Spectre，并创建一个网表，我们就可以看到调用了S参数模型的两个电感器件（在上图中，我展示了其中一个电感的属性，另一个电感也调用了同一个S参数模型）。

为了确保流程顺畅，我们可以检查L0的端口2是否连接到p1。如果我们回顾前面过程的步骤截图，可以发现，生成端口时引脚p1对于的正式端口2。

在此，我还想再次指出如何将文件路径写入网表。我们从来没有创建过含有写死路径到s2p文件的n端口实例。相反，基于sparam视图所在的库，单元和视图名称可以自动计算文件路径。 如果我们将此项目移交给国外的同事，他们可以自动生成网表，并且根据其库的位置自动计算文件路径。

以上就是这篇博客的主要内容，一开始就介绍了通过Cadence AWR AXIEM 3D 平面MoM解算器生成的S参数模型的布局。我们只需要点击鼠标即可指定“ full CellView” 并且每个引脚都会自动生成一个相对应的端口。此外，在仿真完成后我们能够创建一个含有实际的s2p文件的“sparam”视图模型。之后作为测试，我们将此视图在一个简单的过滤器中调用并创建网表。这个网表会根据库，单元和视图名称自动获得s2p文件的正确路径。 因此Virtuoso环境下也避免了许多s参数文件对应错误的问题，让我们更专注于实际的设计工作！

当然，我们还可以仿真比电感更复杂的结构。例如，我们可以使用“ Extract Full CellView” 仿真抽取完整的带通滤波器，如下所示：

只需单击几下鼠标，我们便能将整个单元视图发送给仿真器并查看这些网格：

相关资源

• Virtuoso RF Solution
• What’s New in Virtuoso (ICADVM20.1 Only)
• Virtuoso RF Solution Guide

欲知更多Cadence电路设计相关的产品及服务，请访问www.cadence.com。

Author: Johannes Grad

Translator: Lucy Luo

关于Virtuoso Meets Maxwell

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