Attualmente, una delle maggiori sfide nello studio e nello sviluppo dell’elettronica è la miniaturizzazione, spinta dalla costante domanda di mercato di dispositivi sempre più piccoli, leggeri e portatili. Questa tendenza non si limita solo alle schede madri di computer o smartphone, esempi più visibili nella vita quotidiana, ma riguarda soprattutto i circuiti integrati (IC) e i sistemi embedded ad alta densità. Situati nel cuore dei sistemi, questi componenti sono responsabili dell’elaborazione di segnali complessi e dell’intelligenza dell’hardware.
Tuttavia, con la riduzione delle dimensioni emergono ostacoli ingegneristici critici: l’aumento della densità di potenza in aree ridotte genera colli di bottiglia nella gestione termica e compromette l’integrità del segnale. In sistemi in cui lo spazio è minimo, il calore eccessivo e le interferenze elettromagnetiche tra componenti ravvicinati possono causare guasti gravi, provocando sia comportamenti erratici immediati sia guasti strutturali permanenti.
Per questo motivo, l’utilizzo della simulazione multifisica diventa indispensabile, consentendo agli ingegneri di studiare il comportamento termico, meccanico ed elettrico di questi circuiti interni ancora prima della produzione, garantendo l’affidabilità necessaria per applicazioni in settori esigenti come quello automobilistico e aerospaziale.
In questo contesto di crescente miniaturizzazione e alta densità di componenti, in cui la precisione dell’analisi elettromagnetica diventa un fattore critico distintivo, Ansys SIwave™ si presenta come uno strumento specializzato per l’analisi dell’integrità di potenza (PI), dell’integrità del segnale (SI) e dell’interferenza elettromagnetica (EMI). Applicabile sia alle schede a circuito stampato (PCB) sia agli encapsulamenti dei circuiti integrati (CI), il software consente di risolvere sistemi complessi di distribuzione dell’energia e canali ad alta velocità. Attraverso un flusso di lavoro strutturato nel Workflow Wizard, l’ingegnere può importare geometrie da diversi standard industriali, come IPC-2581, ODB++ e formati Cadence.
Per studiare i rischi termici citati in precedenza, l’analisi di DC IR Drop di SIwave calcola la caduta di tensione e la densità di corrente nei piani di alimentazione. Questa simulazione identifica se i regolatori di tensione stanno fornendo la potenza adeguata e segnala le aree in cui un’elevata densità di corrente può causare danni fisici alle piste e ai via.
Inoltre, lo strumento offre una connessione diretta con il solver termico Ansys Icepak®, consentendo un’analisi predittiva dell’aumento di temperatura causato dal flusso di corrente. Allo stesso tempo, la configurazione di Integrità di Potenza (PI) definisce porte di connessione e reti di massa per garantire la stabilità elettrica del sistema.
Nel dominio dell’integrità del segnale, SIwave automatizza la verifica di conformità per interfacce ad alte prestazioni, come le memorie DDR (Double Data Rate), eseguendo estrazioni fisiche precise e analisi del diagramma ad occhio. Strumenti integrati come Impedance Scan e Crosstalk Scan consentono di rilevare rapidamente violazioni di impedenza e interferenze elettromagnetiche tra piste adiacenti (NEXT e FEXT).
Identificando le net aggressori e vittime già nella fase di progettazione, SIwave garantisce che l’hardware miniaturizzato mantenga prestazioni ad alta velocità senza compromettere l’affidabilità operativa a lungo termine.
In sintesi, Ansys SIwave si presenta come una soluzione robusta e indispensabile per il moderno flusso di progettazione, essendo completamente ottimizzato per l’Integrità del Segnale (SI), l’Integrità di Potenza (PI) e l’Interferenza Elettromagnetica (EMI) in PCB ed incapsulamenti. La sua capacità di anticipare guasti elettrici e termici in ambienti ad alta densità garantisce che l’innovazione tecnologica proceda di pari passo con la sicurezza e la durabilità del prodotto finale.
Oltre a SIwave, il catalogo Ansys offre Ansys HFSS™ 3D Layout, una soluzione che si distingue per la sua interfaccia completamente integrata in Ansys Electronics Desktop (AEDT)™. Questo strumento consente la simulazione di campi elettromagnetici ad alta frequenza con l’implementazione di strutture 3D di elevata complessità, risolvendo le sfide di progettazione con estrema fedeltà grazie all’innovativa tecnologia di generazione della mesh Phi mesher.
Concentrandosi sulla geometria 3D reale del layout, inclusi dettagli come bondwire, via e solder ball, HFSS 3D Layout permette un’analisi rigorosa di componenti RF e antenne, garantendo che le prestazioni elettromagnetiche del prodotto finale soddisfino i requisiti più stringenti di Ricerca e Sviluppo.
L’integrazione tra questi strumenti potenzia ulteriormente l’affidabilità del progetto, consentendo all’ingegnere di utilizzare regioni di HFSS all’interno dell’ambiente SIwave per risolvere punti critici con maggiore precisione. Mentre SIwave gestisce l’integrità di potenza e di segnale su larga scala, HFSS 3D Layout può essere applicato per eseguire analisi EMI/EMC e interferenze a radiofrequenza (RFI) in ambienti complessi. Questo flusso di co-design e co-simulazione colma il divario tra i progettisti di circuiti integrati (CI) e quelli di sistemi, offrendo informazioni preziose fin dalle fasi iniziali e riducendo drasticamente il tempo del ciclo di progetto evitando prototipazioni fisiche non necessarie.