전자제품의 고속화와 고전력화가 진행되면서 저항(R), 인덕턴스(L), 캐패시턴스(C), 컨덕턴스(G)와 같은 기생 파라미터를 정확하게 추출하고 분석하는 작업의 중요성이 커지고 있습니다.
Ansys Q3D Extractor는 전자 패키지, 커넥터, PCB, 버스바, 전력 변환 장치 등의 RLCG 기생 파라미터를 추출하고 전자기적 특성을 분석하는 데 활용되는 시뮬레이션 솔루션입니다.
Ansys Q3D Extractor 2025 R2에서는 실제 설계 및 해석 워크플로의 정확성과 효율성을 높이는 기능들이 추가되었습니다.
이번 업데이트의 핵심은 크게 다음 세 가지입니다.
- 접촉저항 경계에서의 Ohmic Loss 평가
- AC RL 해석을 위한 메시 세분화 오류 계산 개선
- HFSS 3D Layout에서 Q3D 기반 Causal RLGC 넷리스트 추출
각 기능이 실제 해석 과정에서 어떤 의미를 갖는지 살펴보겠습니다.
Ansys Q3D Extractor란?
Ansys Q3D Extractor는 전자제품의 인터커넥트 구조에서 주파수 종속 RLCG 기생 파라미터를 추출하기 위한 전자기장 해석 솔루션입니다.
3D 및 2D 준정전계(Quasi-static) 전자기장 시뮬레이션을 기반으로 저항, 인덕턴스, 캐패시턴스, 컨덕턴스를 계산할 수 있으며 이를 이용해 전기적 특성과 신호 및 전력 무결성을 분석할 수 있습니다.
대표적인 적용 분야는 다음과 같습니다.
- PCB 및 전자 패키지
- 고속 인터커넥트
- 커넥터
- 버스바(Busbar)
- 전력 변환 장치
- 전력전자 시스템
- 케이블 및 전송선로
특히 전류와 주파수에 따라 달라지는 기생 성분을 분석해야 하는 고속·고전력 전자 시스템 설계에서 활용도가 높습니다.
Ansys Q3D Extractor 2025 R2의 핵심 변화
1. 접촉저항 손실 계산 기능 강화
첫 번째 주요 업데이트는 접촉저항(Contact Resistance) 경계에서 발생하는 Ohmic Loss를 평가할 수 있게 된 것입니다.
실제 전자 및 전력 시스템에서는 서로 다른 도체가 맞닿는 접촉부에서 저항이 발생합니다. 이러한 접촉저항은 전력 손실과 발열에 영향을 줄 수 있기 때문에 고전류가 흐르는 시스템에서는 중요한 설계 요소입니다.
Q3D Extractor 2025 R2에서는 접촉저항으로 인한 손실을 해석에 보다 직접적으로 반영할 수 있어 실제 동작 환경에 가까운 전력 손실 분석이 가능해졌습니다.
이 기능은 특히 다음과 같은 영역에서 활용 가치가 높습니다.
- 고전류 커넥터
- 버스바 및 전력 분배 구조
- 전력 변환 장치
- 전력전자 시스템의 접촉부
- 열 발생을 고려해야 하는 전기적 연결부
접촉부에서 발생하는 손실을 정밀하게 파악하면 전류 집중이나 국부적인 발열 가능성을 검토하고 설계 단계에서 위험 요소를 보다 구체적으로 분석할 수 있습니다.
2. AC RL 메시 세분화 오류 계산 개선
전자기장 해석에서 메시(Mesh)는 해석 결과의 정확도와 계산 비용을 결정하는 핵심 요소입니다.
메시가 지나치게 거칠면 중요한 전자기적 특성을 놓칠 수 있지만, 반대로 필요 이상으로 세분화하면 메모리와 연산 자원을 많이 사용하고 해석 시간이 길어질 수 있습니다.
Ansys Q3D Extractor 2025 R2에서는 AC RL 해석의 메시 세분화 오류 계산 방식이 개선되었습니다.
기존 방식에서는 모든 Source/Sink에서 발생하는 전류를 종합적으로 고려해 오류를 계산했다면, 개선된 방식에서는 각 Source/Sink에 대한 오류를 개별적으로 평가할 수 있습니다.
이를 통해 실제로 정밀한 메시가 필요한 영역을 보다 효과적으로 판단할 수 있습니다.
메시 개선으로 기대할 수 있는 효과
해석 엔지니어 입장에서는 단순히 메시가 더 세밀해진다는 것보다 정확도와 계산 효율 사이의 균형을 개선할 수 있다는 점이 중요합니다.
불필요한 메시 세분화를 줄이면 대규모 모델에서 계산 자원 사용을 효율화할 수 있고, 중요한 전류 경로에서는 필요한 해석 정확도를 확보하는 데 도움이 됩니다.
따라서 복잡한 인터커넥트나 여러 Source/Sink가 존재하는 모델을 다루는 경우 더욱 유용하게 활용할 수 있습니다.
3. HFSS 3D Layout에서 Causal RLGC 넷리스트 추출
세 번째 핵심 업데이트는 HFSS 3D Layout과 Q3D Extractor 간의 연계 강화입니다.
Ansys Q3D Extractor는 인터커넥트의 주파수 종속 RLCG 파라미터를 추출하는 데 활용됩니다. 하지만 실제 제품 개발에서는 추출된 전자기 특성을 다시 회로 또는 시스템 레벨 시뮬레이션으로 연결해야 하는 경우가 많습니다.
2025 R2에서는 HFSS 3D Layout에서 Q3D 기반의 Causal RLGC Netlist를 Export할 수 있는 기능이 추가되었습니다.
주파수 종속 Q3D RLGC 데이터를 기반으로 인과성이 보장된 넷리스트를 생성할 수 있어 외부 회로 시뮬레이션과의 연결이 한층 편리해졌습니다.
Causal RLGC가 중요한 이유
고속 신호에서는 주파수가 증가함에 따라 인터커넥트의 저항과 인덕턴스 등 전기적 특성이 달라질 수 있습니다.
따라서 고속 인터커넥트를 정확하게 모델링하려면 단순한 고정 RLC 값이 아니라 주파수 종속 RLGC 특성을 적절하게 반영해야 합니다.
Causal RLGC 넷리스트를 활용하면 이러한 특성을 회로 모델에 연결하여 다음과 같은 현상을 보다 현실적으로 검토할 수 있습니다.
- 신호 지연
- 신호 왜곡
- 고속 인터커넥트 특성
- 주파수에 따른 손실
- 시스템 레벨 회로 응답
결과적으로 전자기장 해석에서 회로 및 시스템 시뮬레이션으로 이어지는 워크플로를 보다 효율적으로 구성할 수 있습니다.
Q3D Extractor 2025 R2 업데이트를 한눈에 보기
| 업데이트 | 핵심 내용 | 기대 효과 |
|---|---|---|
| 접촉저항 손실 계산 | Contact Resistance 경계의 Ohmic Loss 평가 | 접촉부 전력 손실 및 발열 분석 정확도 향상 |
| AC RL 메시 개선 | Source/Sink별 메시 세분화 오류 평가 | 불필요한 메시를 줄이고 해석 효율 개선 |
| Causal RLGC Export | HFSS 3D Layout에서 Q3D 기반 RLGC 넷리스트 추출 | 회로·시스템 레벨 시뮬레이션 연계 강화 |
어떤 엔지니어에게 유용한 업데이트일까?
이번 Ansys Q3D Extractor 2025 R2 업데이트는 단순한 기능 추가보다는 해석 정확도와 실제 설계 워크플로의 연결성을 개선하는 데 초점이 맞춰져 있습니다.
특히 다음과 같은 업무를 수행하는 엔지니어라면 주목할 만합니다.
전력전자 및 전력 무결성 엔지니어는 접촉저항으로 인한 전력 손실과 발열 가능성을 더욱 구체적으로 검토할 수 있습니다.
PCB·패키지 및 고속 인터커넥트 설계 엔지니어는 주파수 종속 RLGC 데이터를 활용하여 보다 현실적인 회로 모델을 구축할 수 있습니다.
또한 대규모 전자기 모델을 다루는 해석 엔지니어에게는 개선된 AC RL 메시 세분화 방식이 해석 정확도와 계산 효율을 조절하는 데 도움이 될 수 있습니다.
Q3D 2025 R2의 핵심은 정확도와 워크플로 개선
Ansys Q3D Extractor 2025 R2의 주요 업데이트는 세 가지로 정리할 수 있습니다.
첫째, 접촉저항 경계에서 발생하는 Ohmic Loss 평가를 통해 실제 전력 손실을 더욱 정밀하게 분석할 수 있습니다.
둘째, AC RL 메시 세분화 오류 계산 개선을 통해 정확도가 필요한 영역에 계산 자원을 보다 효율적으로 집중할 수 있습니다.
셋째, HFSS 3D Layout 기반 Causal RLGC 넷리스트 추출을 통해 전자기장 해석 결과를 회로 및 시스템 레벨 시뮬레이션으로 연결하기가 더욱 편리해졌습니다.
전자제품이 고속화·고전력화될수록 인터커넥트에서 발생하는 기생 성분과 손실을 정확하게 예측하는 것이 중요합니다. 이번 업데이트는 이러한 설계 환경에서 Q3D Extractor를 활용한 기생 파라미터 추출과 전력·신호 무결성 분석의 실용성을 높이는 변화라고 볼 수 있습니다.
Ansys Q3D Extractor 도입, 기술 지원 또는 교육이 필요하다면 관련 전문 엔지니어와 상담하여 실제 설계 환경에 적합한 해석 방법을 검토해 보시기 바랍니다.
FAQ
Q1. Ansys Q3D Extractor는 어떤 프로그램인가요?
Ansys Q3D Extractor는 전자제품의 인터커넥트 구조에서 저항(R), 인덕턴스(L), 캐패시턴스(C), 컨덕턴스(G) 등의 기생 파라미터를 추출하고 분석하는 전자기장 시뮬레이션 솔루션입니다.
Q2. Q3D Extractor 2025 R2의 대표적인 신규 기능은 무엇인가요?
접촉저항 경계의 Ohmic Loss 평가, AC RL 메시 세분화 오류 계산 개선, HFSS 3D Layout에서의 Q3D 기반 Causal RLGC 넷리스트 Export가 대표적인 업데이트입니다.
Q3. RLGC란 무엇인가요?
RLGC는 Resistance(저항), Inductance(인덕턴스), Capacitance(캐패시턴스), Conductance(컨덕턴스)를 의미합니다. 인터커넥트의 전기적 특성과 신호 전달 특성을 분석하는 데 사용되는 주요 파라미터입니다.
Q4. 접촉저항 해석은 왜 중요한가요?
도체 사이의 접촉부에는 실제로 일정한 저항이 존재할 수 있습니다. 특히 높은 전류가 흐르는 시스템에서는 접촉저항으로 인한 전력 손실과 발열이 설계 안정성에 영향을 줄 수 있어 이를 정확하게 모델링하고 평가하는 것이 중요합니다.
Q5. HFSS 3D Layout과 Q3D Extractor를 함께 사용하는 이유는 무엇인가요?
Q3D에서 추출한 주파수 종속 RLGC 특성을 HFSS 3D Layout 및 회로 시뮬레이션 워크플로와 연결하면 인터커넥트의 전자기 특성을 보다 현실적으로 반영한 시스템 분석에 활용할 수 있습니다.
문의 및 기술 협력
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