Virtuoso Meets Maxwell: EMX Planar 3Dでのポート定義

15 Jun 2021 • Less than one minute read

Virtuoso Meets Maxwell はVirtuoso RFソリューションとVirtuoso MultiTechの機能及びその潜在能力の紹介を目的としたブログの連載です。ではどのようにVirtuosoがMaxwellと出会うのでしょうか。現在、VirtuosoプラットフォームはRF設計をサポートしており、RF設計者は物理的な放射の影響をマクスウェルの方程式で測ります。この連載では、有益なソフトウェアの改善点にスポットを当てて解説するだけでなく、VirtuosoのIC-パッケージ設計環境内の様々なツールの知識や経験についてRF、マイクロ波、及び高周波設計の視点から様々なブロガーや専門家の声をお届けします。月曜日に投稿されますのでチェックしてみてください。

電磁（EM）シミュレーションの結果が信頼できるか否かは、ポート定義に大きく依存します。EMシミュレーションのニーズは、純粋なRFアプリケーションを超え、高周波アナログまで拡大し、多くの設計者を悩ます課題になってきています。EMシミュレーションが初めてという皆さんの為に、まずEM解析におけるポート定義の話から始めましょう。簡単に言うと、ポートとは研究室でSパラメータを計測するような、ネットワークアナライザのプローブとして捉えることが出来ます。EMX® Planar 3D Solverやその他のEMソルバ―は、対象となる物理的形状をメッシュ化し、作成された回路を励振します。これは対象構造物への、EMエネルギーの注入だと思って下さい。メタル上の電流が計測され、シミュレータはその情報を元にSパラメータを計算します。もしそのポートの定義がそのシステムに対して不正確であれば、結果が得られたとしても不正確な結果になり得ます。

幸いなことに、Virtuoso RF Solutionに統合されたEMX Solverが、正確なポート定義作業からこの不確実さを取り除いてくれます。この強力なタッグにより、エッジや内部ポート指定の柔軟性を提供し、ポートの未参照であったり、デザイン中の特定のネットやどの場所から参照されているかを知ることが出来ます（ポートの参照は高周波設計で特に重要です）。ポートの位置定義は単純化が難しいものです – EMX Solverではピンを利用して、ポートをどこに置くかを決めています。これはVirtuoso RF Solutionでも同じです。それではポート作成時に提供される自動化機能について見ていきましょう。

以下にお見せするPAデザイン例の図は、Virtuoso Meets Maxwellブログの読者であればご覧になったことがあると思います。ここではEMシミュレーションにL0とL2の2つの構造体を選択しています。複数のコンポーネントを選択していますので、それぞれを個別にシミュレーションした結果だけでなく、２つのインダクタのカップリングの影響も見ることが出来ます。モデルに追加した後、ボタンを２度押すだけで期待されるインダクタPCellのピンの場所にポートが作成されます：

これらのポートは未参照で作成されます。これはEMX Solverのデフォルトの動作で、後ほど詳しく紹介します。ここでは表中のポートを選択する事で、簡単にポートの位置を確認することが出来ます。実際、上記の画像を詳細に見て頂くと、最上部のインダクタの右側にある、L0/MINUSピンに関連するポートがハイライトされている事が分かります。この表中のポートリスト全てを選択しズームインすると、何が自動で作成されたかをより詳しく知ることが出来ます：

ここで内部ポートがアクセス方向定義の無いピン上にある事に気づかれるかも知れません。これは電流フローが上記でハイライトされたポートの”表面”に向かうモデリングをしている事を示しています。いくつかのアプリケーションではこれで充分だと思います。しかしエッジポートの方が、より電流フローを上手く表現出来ます。Electromagnetic Solver Assistantの設定を使う事で、手軽にポートタイプを変更出来ます。

まず始めに、アシスタント下部にあるAdd edge connection アイコンを選択します：

このコマンドを起動後にカーソルが変化し、ポート定義用にエッジを選択するよう促してくれます。以下の図では、黄色ドット線の表示がある事が分かると思います：

ここでクリックすることで、新しいポートが表に追加されます。既存の内部ポートを削除し、新しいエッジポートが利用可能になります。

例えば私が高周波数設計をしている場合は、更に興味深いことが出来ます。デフォルトの未参照ポートでは私が必要とする精度が得られず、各ポートに対して、特定の参照定義を行う必要があるとします。ここでも、Electromagnetic Solver Assistantを利用する事で、これを簡単に行うことが出来ます。

最初のステップは参照の物理位置を定義し、参照ノードの仮置場としてのポートを作成します。これについての一番簡単な実現方法は、一時的なピンを作成し、先程ご紹介したようにポートを作成する方法です。ポートが作成された後は、ピンを削除し、ゴールデンレイアウトの整合性を保ちます。この後は参照ポートTypeの設定をDisabledにし、参照が必要なポートに対し、Referenceカラムに参照ポートネット名を記入するだけです：

ここでは、グランドポートを参照したL0/PLUS用に定義されたエッジポートが、今回の実行結果になります。この操作でEMX Solverへ送られたコマンドは、<portname>:<referencename>のシンタックスとして表示されます。

このブログを通してVirtuoso RF Solutionフローでポートの定義が素早く簡単にできる事をご理解頂けましたでしょうか。この機能をより深く知ってもらうキッカケになれば嬉しいです。このスムーズなポート定義と強力なシェイプの簡易化、そして比類なきEMX Solverのパフォーマンスと精度は、皆さんの設計フローを大きく改善してくれるはずです。更に詳しく知りたい方は、下記の関連資料のリンクをご覧ください。フリートライアルのリンクにアクセスすると、みなさん自身でソフトウェアの機能を操作し体感いただけます。

最後まで読んでいただきありがとうございました！

Kristin Fullerton

Translator: Ryo Sato

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Virtuoso Meets Maxwellについて

Virtuoso Meets Maxwellの連載では、設計者が設計者として生き抜くための設計プロセスの再構築と最適化にフォーカスする形で次世代のダイ、パッケージ、ボードの設計フローに関する投稿を行っています。ご注目ください！

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