디지털 혁명은 엔지니어링팀이 새로운 고성능 인쇄 회로 기판(PCBs)와 칩 패키지를 신속하게 생산해야 한다는 엄청난 압력을 가했다. 그러나 데이터 속도가 계속해서 기하급수적으로 증가하고 설계는 점점 더 작아지면서 출력이 커짐에 따라 불연속성 및 원치 않는 신호 커플링으로 인한 신호 저하 가능성이 증가하고 있다. 따라서 시장의 압력에도 불구하고 설계 검증은 확실히 해야 한다.
오래전부터 chip-to-chip 시스템 수준의 성능 검증에는 기기 수준에서 일련의 전자기(EM) 시뮬레이션이 포함되어 왔다. 예를 들어 엔지니어는 시뮬레이션을 수행하여 솔더 범프에서 솔더 볼까지 단일 BGA(Ball Grid Array) 패키지의 신호 무결성을 확인하거나 라우팅 추적을 통해 커넥터까지 집적 회로(IC) 수신 범위에서의 신호 무결성을 확인한다.
시스템의 모든 개별 부품이 시뮬레이션 되고 검증되면 물리적 프로토타입으로 조립된다. 이 순차적 접근법에는 몇 가지 문제가 있다. 첫째, 시간이 많이 걸리고 종종 출시 날짜가 지연된다. 둘째, 부품 통합 및 기타 시스템 수준 문제로 인한 신호 불연속은 프로토타입 단계에서만 식별되므로 재 작업을 하려면 높은 비용과 추가 지연이 발생한다.
과거에는 이러한 순차적 접근 방식이 반도체 제조업체에게 중요한 제품 개발에 있어 장애물이었다. 이전 시뮬레이션 접근 방식, 컴퓨팅 리소스, 처리 속도 및 엔지니어링 방법은 엔지니어가 부품레벨의 순차적 접근방식을 사용하도록 제한했다.
기존 도구를 이용한 빠른 시스템 수준의 EM 시뮬레이션
좋은 소식은 Ansys HFSS 시뮬레이션 소프트웨어가 PCB 및 칩 패키지에 대한 신속한 시스템 레벨의 가상 프로토타이핑을 지원한다는 것이다. 오늘날의 탄력적인 클라우드 컴퓨팅 리소스, 더 빠른 프로세싱 코어, 빠른 데이터 전송 속도 및 다른 혁신과 함께 HFSS는 전자기(EM) 시뮬레이션을 가속화하고 있다.
많은 Ansys 고객이 아직 HFSS의 시스템 수준 시뮬레이션 기능을 인식하지 못했지만 반도체산업의 리더들은 이미 이를 활용하여 복잡한 제품에 대한 EM 시뮬레이션 실행 시간을 10배에서 12배까지 가속화하고 있다. 기존 Ansys 2020 R2 고객에게 위와 같은 종류의 속도 향상은 추가 소프트웨어 투자가 필요하지 않다. 엔지니어링 팀이 30년 이상의 경험에서 얻은 모범 사례를 사용하여 최적화된 기술 환경에서 최신 HFSS 솔루션의 전체 기능을 적용하면 된다.
모든 통합 지점 및 부품을 포함한 복잡한 제품 설계를 검증하는데 예전의 순차적인 부품 수준 접근 방식을 통하면 몇 주가 소요된다. 반면, 시스템 수준 접근 방식에 HFSS를 적용하면 대형 PCB 모듈의 전체 3D 모델이 생성되고 검증되는데에 약 34시간이 걸린다.
이것이 요즘의 전자 회사가 달성해야 하는 속도 및 성능 수준이며 Ansys 2020 R2를 사용하는 엔지니어링 팀에게는 어려운 일이 아니다. HFSS의 시스템 수준 기능을 활용함으로써 기업은 더 복잡한 설계를 도입하고 위험 감수 및 혁신을 지원하는 동시에 이전 검증 방법에 비해 개발 시간과 비용을 대폭 줄일 수 있다.
PCB 조립 프로세스 간소화
처음으로 HFSS는 위험 없는 시뮬레이션 환경에서 모든 PCB 및 칩 패키지 부품의 가상 조립 및 검증을 가능하게 한다. 이 사용하기 쉬운 솔루션은 보드, 패키지, 커넥터 및 단일 인라인 패키지(SiPs)를 포함한 ECA (Electrical Computer-Aided Design) 레이아웃을 직접 읽고 가상으로 조립할 수 있다. 또한, HFSS는 경계 조건, 포트 가진 및 부품 속성을 포함한 MCAD(Machine Computer-Aided Design) 요소를 불러올 수도 있다.
엔지니어링 팀은 MCAD 및 ECAD 도메인을 모두 포함하는 가상 설계 공간에서 완전히 결합된 시스템을 신속하게 해결하여 재 작업 비용이 최소화되는 가장 빠른 단계에서 시스템 수준 성능을 포착할 수 있다. HFSS는 시스템 조립 및 물리적 프로토타이핑 프로세스를 간소화할 뿐만 아니라 향후 제조 문제, 제품 리콜 및 보증 청구를 방지하는 데 도움이 된다.
HFSS는 다른 Ansys 솔루션과 밀접하게 연결되어 있기 때문에 해결된 모델은 추가 분석을 위해 다른 Ansys 솔버로 원활하게 전달될 수 있다. 열 및 구조 솔버는 최종 제품 패키지가 열 영향에 대해 관리되고 실제 환경 조건에 맞게 설계되었는지 확인하는데 도움을 준다. 이러한 긴밀한 통합으로 인해 제품 개발 팀은 다수의 복합적인 물리학에서 50년 이상의 Ansys 엔지니어링 시뮬레이션 리더십을 활용할 수 있다.
