(原文來源 :Paul McLellan Cadence楷登PCB及封裝資源中心 在此特別鳴謝?。?/p>
目前,Cadence 公司提供的產(chǎn)品和服務(wù)涵蓋以下三大方面:
對難以想象的海量數(shù)據(jù)進行運算的算法;
擴展算法,以便進行大規(guī)模的并行云計算;
在企業(yè)環(huán)境中交付軟件并提供支持
Cadence 公司在許多產(chǎn)品中提供了以上技術(shù)方法,而這些產(chǎn)品又應(yīng)用于大量的處理器中。在仿真領(lǐng)域,我們提供 Xcelium? 和 Spectre? X 產(chǎn)品;在系統(tǒng)層面,則有 Clarity? 3D Solver 和 Celsius? Thermal Solver軟件。
Clarity 3D Solver
在今年的DesignCon設(shè)計大會上,Cadence的資深主任工程師Bruce Yuan 在“超越摩爾”議題下,做了題為“高級封裝的 3D 全波仿真器“的演講,詳細(xì)介紹了 Clarity 3D Solver產(chǎn)品。他的第一張幻燈片展示了 Cadence 公司如何將算法知識從芯片擴展到系統(tǒng)分析:
上圖的底部是我們的現(xiàn)有設(shè)計平臺:用于芯片的 Virtuoso? 和 Innovus?、用于復(fù)雜封裝的 SiP 和 OrbitIO?、用于 PCB 的 Allegro? 和 OrCAD?,以及我們的合作伙伴 Dassault 和 PTC——提供用于機箱的產(chǎn)品。中間則是多物理領(lǐng)域:電磁、電、熱、流體流動、機械。而在頂部,各種不同的引擎參與設(shè)計并解決實際問題。這些功能結(jié)合在一起,使我們能夠進行系統(tǒng)設(shè)計優(yōu)化,這正是Cadence所倡導(dǎo)的Intelligent System Design(智能系統(tǒng)設(shè)計)的關(guān)鍵部分。
究其本質(zhì),則是一個大規(guī)模并行矩陣求解器。這是一種突破性算法,是 Cadence 公司在系統(tǒng)分析領(lǐng)域的秘密武器。它具有近乎線性的可擴展性,且不會造成任何精度損失。它還具有幾乎無限的容量,可以使用大量低容量的機器,而不需要任何大型設(shè)備;這些大型機器要么在我們需要時不可用,要么大多數(shù)時候都處于等待工作指令的閑置狀態(tài)中。整個基礎(chǔ)架構(gòu)動態(tài)部署于云端(或數(shù)據(jù)中心),且擁有容錯重啟功能以避免因為機器數(shù)量較多而時有發(fā)生的異常事件。
該講演還展示了傳統(tǒng)的設(shè)計流程,即在單個主機上進行自適應(yīng)網(wǎng)格劃分。在實踐中,對于大型設(shè)計,這可能需要一臺數(shù)T字節(jié)內(nèi)存的機器。
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Celsius Thermal Solver
Cadence 公司去年推出的另一個系統(tǒng)分析工具是 Celsius Thermal Solver。在DesignCon設(shè)計大會上,Cadence系統(tǒng)分析事業(yè)部產(chǎn)品總監(jiān)CT Kao 對該產(chǎn)品進行了概述。
該產(chǎn)品可以同時對IC、封裝、電路板和系統(tǒng)進行熱分析與電分析。其實質(zhì)是有限元分析 (FEA),因此有更多的大型方程組的聯(lián)立解與更多的稀疏矩陣。此外,還有計算流體力學(xué) (CFD) 來處理冷卻系統(tǒng)中的氣流和風(fēng)扇。
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對于以IC為中心的方法,Celsius Thermal Solver 不僅解決了顯而易見的問題,還解決了 3D IC、裸片到裸片鍵合和硅通孔 (TSV) 問題,在裸片上提供了溫度和功率圖,并同時考慮了所有這些的復(fù)雜性。
對于以封裝/PCB 為中心的方法,Celsius Thermal Solver 使用 FEA 和 CFD 進行瞬態(tài)和穩(wěn)態(tài)仿真,解決了詳細(xì)的 2D 分層與 3D 結(jié)構(gòu)。
對于以系統(tǒng)為中心的方法,除了 FEA 和 CFD 技術(shù)之外,Celsius Thermal Solver 還可以處理散熱器、外殼、氣流以及影響溫度的系統(tǒng)環(huán)境的所有其他方面。
分析結(jié)果
這里只引用一個例子,假設(shè)這是一臺在三個小電路板上構(gòu)建的照相機,然后將其裝入某種外殼中:
? ?構(gòu)成分析的元素差不多有 1 億個。通過擴展到大量內(nèi)核,生成分析結(jié)果的速度可以加快十倍以上。在某些情況下,Celsius Thermal Solver 能夠分析曾經(jīng)無法分析的大型系統(tǒng)。
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