Die Software zeigt elektromagnetische Netze in einem Multitechnologie-HF-Modul mit Geometrien von Mikrometern bis Zentimetern.

Bild: Keysight

Designentwicklung mit mehreren Technologien Neue Simulationssoftware für Hochfrequenz- und Mikrowellentechnik

12.07.2022

Beim PathWave Advanced Design System 2023 handelt es sich um eine kürzlich vorgestellte Design- und Simulationssoftware, die die zunehmende Komplexität und höheren Frequenzen in der Hochfrequenz- und Mikrowellenindustrie bewältigen soll. Sie enthält Erweiterungen für die elektromagnetische Simulation und erleichtert die Integration von Multitechnologie-Schaltungsbestückung.

Keysight hat seine neue Simulationssoftware PathWave ADS 2023 vorgestellt. Sie soll es HF- und Mikrowellen-Produktentwicklungsteams ermöglichen, die Komplexität von Signalen, die Verdichtung des Designs, die Integration mehrerer Technologien und Frequenzen bis 60 GHz und darüber hinaus zu bewältigen. Dadurch können Anwender die Zeit bis zur Markteinführung verkürzen, die Produktivität von Entwicklerteams verbessern und wettbewerbsfähige Designs erstellen.

PathWave ADS 2023 richtet sich direkt an die Bedürfnisse von Kunden, die Hochgeschwindigkeits- und Hochfrequenzdesigns mit mehreren Technologien entwickeln“, sagt Joe Civello, Director für HF- und Mikrowellensimulation bei Keysight. „Diese neue Lösung bietet Verbesserungen des Workflows und der Simulationsleistung, die den Design- und Simulationsprozess beschleunigen und gleichzeitig die notwendigen Analyseergebnisse liefern, um sicherzustellen, dass die Designs entscheidende elektrische und thermische Leistungsanforderungen erfüllen.“

Elektromagnetische Simulation für Schaltungsentwickler

Die verbesserte Simulationsleistung von RFPro, dem interaktiven EM-Simulator, der in PathWave ADS integriert ist, ermöglicht eine schnelle Abstimmung und Optimierung des Designs. Zu den neuen RFPro-Funktionen gehören:

  • Automatisierung des EM-Schaltungs-Cosimulations-Setups, das sicherstellt, dass die Analyse für Entwickler von Schaltungen leicht zugänglich ist, ohne dass ein EM-Experte oder invasive Layout-Bearbeitung erforderlich sind

  • EM-Solver und Vernetzungstechnologien sind über eine einzige, einheitliche Umgebung mit parallelisierter Simulationsbeschleunigung durch Cloud-basiertes High-Performance-Computing (HPC) zugänglich, das schnelle Simulationen mit hoher Kapazität unterstützt

  • nahtlose Integration mit Cadence Virtuoso, Synopsys Custom Compiler und Ansys HFSS erleichtert die Signoff-Workflows für die EDA in Unternehmen

HF- und Mikrowellen-Entwicklungsumgebung

Die Entwicklungsumgebung von PathWave ADS 2023 wurde um folgende Aspekte erweitert:

  • Automatisierung der 3D-Multitechnologie-Montage (SmartMount) zur Entflechtung und Verifizierung von dicht integrierten HF-Modulen

  • verbesserte Verwaltung von Design-Datenbanken, die komplexe Multitechnologie-Strukturen enthalten, was ein korrektes Simulations-Setup und die Rückverfolgbarkeit von Designs und Simulationsdaten erlaubt

  • Skripterstellung in Python und Microsoft Visual Studio, Debugging, Automatisierung, Verarbeitung, Nutzung und Visualisierung komplexer Simulations- und Messdaten

Multi-Physik-Simulationstechnologien

Die Spezifikation der EVM-Verzerrung (Error Vector Magnitude) ist eine neue Anforderung beim Design für digital modulierte Signale in HF- und Mikrowellenanwendungen. PathWave ADS beinhaltet Messgeräte-Algorithmen für die kompakte Erzeugung von Testsignalen und schnelle EVM-Verzerrungsberechnungen, um EVM-Simulationsunterstützung für modulierte Signale auf Schaltungsebene zu liefern. Das ermöglicht eine Abstimmung und Optimierung des Designs. Multi-Physik-Simulationserweiterungen erlauben Entwicklern:

  • eine präzise Erkennung von vorübergehenden Temperaturanstiegen, um im Feldeinsatz zuverlässige Hochleistungs-HF-Komponenten zu schaffen und kostspielige vorzeitige Ausfälle zu vermeiden

  • die Sicherstellung der Stabilität von Leistungsverstärkern unter allen Betriebsbedingungen; in Verbindung mit der RFPro-EM-Visualisierung können Entwickler die Orte und Frequenzen identifizieren, an denen Instabilitäten auftreten, um diese zu beheben, bevor sie die Hardware entwickeln

  • einen reduzierten Zeitaufwand von normalerweise fünf Tagen auf einer einzelnen Maschine auf einen Tag mit Cloud-basiertem High-Performance-Computing

Berichte aus der Anwendung

Nicholas Saiz, Chief Architect und Mitbegründer von TeraDAR, kommentiert: „Wir haben PathWave ADS vollständig in unseren RFIC-Design-Flow integriert, sei es unter Verwendung von GoldenGate und RFPro innerhalb der Cadence-Virtuoso-Umgebung oder als eigenständiges Tool in ADS. Das herausragende Tool für uns ist RFPro, das zu erheblichen Zeit- und Kosteneinsparungen geführt hat und gleichzeitig hochpräzise Ergebnisse liefert, die mit anderen On-Chip- und traditionellen EM-Simulatoren vergleichbar sind.“

Die Möglichkeit der EM-Simulation kompletter HF-Blöcke und der automatischen Generierung vollständig kommentierter Schaltpläne habe außerdem jedem neuen Design ein zusätzliches Maß an Sicherheit gegeben. Damit habe RFPro zu mehreren erfolgreichen First-Pass-Chips beigetragen, „was uns wiederum fünf bis sechs Monate Zeitersparnis beim Re-Design und bei der Fertigung gebracht hat“, sagt Saiz.

Dr. Xu Zhu, Director of Technology bei Menlo Micro, berichtet: „Wir verlassen uns auf den PathWave-ADS-Workflow, um die Entwicklung unserer MEMS-Produkte von der Wafer-Ebene bis hin zur Modulintegration mit anderen Komponenten zu automatisieren, sowie auf das PCB-Design einschließlich MEMS-Bauteil oder -Modul plus HF-Anschlüsse. SmartMount macht die Integration verschiedener Technologien, wie Flip-Chip oder Wire-Bond, auf dem Modulsubstrat und der Leiterplatte so einfach wie das Stapeln von Lego-Steinen. RFPro macht die Erstellung von 3D-Modellen, einschließlich komplizierter MEMS-Bauteile, für unsere EM-Analyse viel schneller.“

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