Ansys Q3D Extractor

一、概览

1. 多物理场寄生参数提取和分析

Ansys Q3D Extractor是一款用于现代电子设计的寄生参数提取工具。Ansys Q3D Extractor可以计算电子产品中与频率相关的电阻、电感、电容和电导（RLCG）等寄生参数。它是设计高速电子设备中使用的先进电子封装和连接器的理想选择。它还被用于大功率母线和电源转换器组件，用于配电、电力电子和电力驱动系统。

二、功能

Ansys Q3D Extractor，是设计高速电子设备中的先进电子封装和连接器或配电、电力电子和电力驱动系统中大功率母线和电源转换器组件的理想选择。Ansys Q3D Extractor能够高效执行3D和2D准静态电磁场仿真，以从互连结构中提取RLCG参数，从而自动生成等效SPICE模型。这些高精度模型可用于开展信号完整性分析，研究电磁现象，以了解互连、IC封装、连接器、PCB、母线和线缆的性能。

1. 主要特性

Ansys Q3D Extractor仿真和分析技术使您能够预测产品在现实中的真实性能。

l  快速、准确的3D寄生参数提取：Ansys Q3D Extractor包括多种解决方案类型,用于电子封装、触摸屏和电力电子转换器的寄生参数提取。

-       3D准静态场求解器：Ansys Q3D Extractor包含一个基于矩量法（MoM）的高级准静态3D电磁场求解器，并采用快速多极算法（FMM）进行加速。其结果包括临近效应和趋肤效应、介质和欧姆损耗以及频变特性。Q3D Extractor轻松快速地实现电阻（R）、部分电感（L）、电容（C）和电导（G）的3D提取。

-       2D Extractor线缆和传输线场求解器：Ansys Q3D Extractor包括一个强大的准静态2D电磁场求解器，它使用有限元法（FEM）来确定线束模型、传输线、特性阻抗（Z0）矩阵、传播速度、延迟、衰减、有效介电常数、差分和共模参数以及近端和远端串扰系数的单位长度的RLCG参数。

l  自动自适应网格划分：以最小的设置工作量或网格人工干预，提供满足用户指定精度的结果。采用自动自适应网格划分技术，您只需指定几何结构、材料属性和所需的结果。网格划分流程采用了高度稳健的体网格划分技术，并具有多线程能力，减少了内存的使用量，并提高了仿真速度。这项经过验证的技术消除了构建和优化有限元网格的复杂性，因此在企业的各个层级均可采用高级数值分析。

l  高性能计算：Ansys电子学高性能计算(HPC)解决方案可实现并行处理，以求解最棘手和最具挑战性的模型，其具有诸多几何细节、超大系统和复杂物理现象。

-       多线程：电子学HPC利用单台计算机上的多核来减少求解时间。多线程技术加快了初始网格生成、矩阵求解和场恢复。

-       频谱分解法：频谱分解法（SDM）通过在计算核心和节点上并行分布多个频率点来加速频率扫描。您可以将这种方法与多线程结合使用，以加速单个频率点的提取，而SDM则并行提取多频率点。

-       云端HPC：Ansys Cloud使高性能计算（HPC）变得极易访问和使用。它是Ansys与领先的高性能计算云平台Microsoft® Azure™合作开发的成果。Ansys Cloud已被集成到Ansys Electronics Desktop中，因此，您可以直接从设计环境中获得无限的满足需求的计算能力。

l  优化和参数扫描：参数化和优化是仿真驱动产品研发的关键因素。参数分析使您在设计变量的基础上，能对设计空间有一个全面的了解，这样就可以做出更好的工程决策。优化算法使该软件能够自动找到更优的设计。参数化和优化功能包括：

-       参数化分析：用户指定的参数范围和步骤数；自动分析参数排列；跨硬件平台的自动化任务管理，以及为参数表和研究需求重组数据。

-       优化，用户可选择的成本函数和目标，包括：拟牛顿法；顺序非线性规划（SNLP）；纯整数的顺序非线性规划。

l  多域系统建模：集成建模功能可在系统环境中分析电磁器件。Simplorer是一个强大的建模、仿真和分析系统级数字原型的平台，与Ansys Maxwell、Ansys HFSS、Ansys SIwave和Ansys Q3D Extractor相集成。Simplorer使您能够验证和优化软件控制的多域系统的性能。Simplorer具有灵活的建模能力，并与Ansys 3D物理场仿真紧密集成，为装配和仿真系统级物理模型提供了广泛的支持，帮助您将概念设计、详细分析和系统验证连接起来。

Simplorer是电气化系统设计、发电、转换、存储和配电应用、EMI/EMC研究和通用多域系统优化和验证的理想选择。

l  IBIS封装模型提取：提取信号和电源接地的寄生参数，纳入IBIS模型，如触摸屏、母线、电源逆变器和转换器与薄板。Ansys Q3D Extractor能够生成用于电路仿真的高精度降阶SPICE模型，是创建IBIS封装模型的理想软件。您可以研究串扰、地弹、互连延迟和振铃，这有助于了解高速电子设计的性能，如多层印刷电路板、高级电子封装和3D片上无源组件。此外，Q3D Extractor对于提取封装（引线键合）、板上（关键网络）的关键互联组件的准确电寄生参数，以及芯片、封装和电路板之间的连接路径（即连接器、线缆、插座和传输线）至关重要。

l  等效电路模型创建：自动创建电路仿真模型。您可以利用Ansys Q3D Extractor来创建等效电路模型（SPICE分支电路/梯形集总模型）。Q3D Extractor生成的模型类型取决于使用的是哪种求解器。2D和3D场求解器可以创建通用格式，如Simplorer SML、HSPICE Tabular W-Element、PSpice、Spectre、IBIS ICM/PKG模型和Ansys CPP模型。

l  电源转换器设计：优化逆变器/转换器架构，最大限度地减少总线电感、过压情况和电流短路。Ansys Q3D Extractor是用于设计混合动力技术和配电应用的电力电子设备的理想选择，可以优化逆变器/转换器架构，最大限度地减少总线电感、过压情况和电流短路。该软件从大功率母线、线缆和大功率逆变器/转换器模块中提取电阻、部分电感和寄生电容，然后将其输入Ansys Twin Builder中，以研究电力电子系统的EMI/EMC性能。其还链接到Ansys Icepak和Ansys Mechanical，使您能够研究由电流引起的电热应力。

l  触摸屏设计：提取并优化触摸屏设计中的RLC寄生参数。利用Q3D Extractor，您可以通过分析触摸屏设备的RLCG矩阵数据来解决设计难题。能够有效求解薄导电层（如ITO），与传统的厚金属求解方法相比，可将求解速度提升22倍。