AWR 2011 – מקדמים את מהפכת האלחוט

מאת: בני חדד,חברת רדט ציוד ומערכות

חבילת התכן בתדר גבוה של AWR חוגגת את שנת ה- 13  שלה, עם מגוון רחב של אפשרויות: סימולציה אלקטרו מגנטיות מתקדמות, תמיכה בפרויקטים רחבים מדיסציפלינות שונות, טכניקות סימולציה חדישות, אנליזות טרמיות, סימולציות מעטפת בסביבת תכן המערכת, ועוד, בגרסה החדשה של 2011.

רקע:
כנס ה- IMS בבולטימור של שנת 1998 נפתח בחגיגת עידן חדש עבור מהנדסי RF והמיקרוגלים, כאשר AWR הציגה את כלי ה – Microwave Office, בגישה חדשנית וייחודית של כלי תכן על פלטפורמת desktop PC, וזאת בדרך להפוך לכלי הסימולציה המועדף על עשרות אלפי משתמשים בעולם.
כמו בכל שנה, גם השנה חזרנו לבולטימור לכנס ה- IMS 2011, ושוב הטבענו את חותמנו. גרסת AWR 2011 מגדירה מחדש את נוחות ונצילות התכן, עם אפשרויות סימולציה ואופטימיזציה אלקטרו מגנטיות בתדרים גבוהים במחשבי Multi Core desktop PC עם מערכות הפעלה 64-Bit. גרסה זו מאפשרת ביצועי סימולציה מהירים יותר של מבנים, רכיבי מערכות רחבים ומאתגרים יותר, עם תוספת של כלי סינתזה (Wizards), אנליזות ויזואליות מתקדמות ועוד.
AWR 2011 על קצה המזלג…:
תכן ה- RF והמיקרוגלים דורש בהרבה מאד מקרים עבודה שאינה אוטומטית, ולפיכך איטית וצורכת משאבי מהנדס. חברת AWR חרטה על דגלה את נוחות השימוש בכדי לאפשר תכן מהיר וקיצור זמן העבודה, ועם זאת לספק למשתמשים את מנועי הסימולציה המתקדמים בשוק. גרסת AWR 2011 מקדמת גישה זו, ועוזרת לאפשר תכן מהיר וזורם עם כלים ממוקדי EM.
תוכן מגברי הספק (PA) ב- MMIC יכול לשמש כדוגמא. בניית המודול דורש מספר תכני MMIC נפרדים, המתמזגים לתכן סופי. אנליזת ברמת ה- Die חייבת להתבצע, כגון תכן של השכבות הפיזיקליות והרצה אלקטרו מגנטית. אם בשלב מסויים מתבצע שינוי בדרישות התכן או ב- specifications, הרי שיש לחזור שוב על התכן של כלל התכנים הפנימיים. לחילופין, לאחר סיום התכן, בדיקת DRC
(Design Rules Check) יכולה לגלות בעייתיות בתכן, ולפיכך לדרוש שינויים ושיפורים.
גרסת AWR 2011 מבטלת את הקשיים המאתגרים ביותר בתכנוני מודולים מרובי מבני IC, בכך שהיא מאפשרת תכן מודול כולל עם אינטגרציה מלאה לכל IC נפרד, דבר המאפשר פתרון בעיות תכן מקומיות או גלובאליות.
בנוסף לכך, ניתן לבצע סימולציה של תכן שייובא ממקור חיצוני, באופן מיידי.

בשיטת ה- Asynchronous EM, המנועים מופעלים ברקע, בעוד שהתוצאות הזמניות של הסימולציות האלקטרו מגנטיות מופיעות לעיני המשתמש, הן מעודכנות באופן מיידי גם להיררכיות הגבוהות יותר של מבני מעגלים או מערכת. גישה זו מאפשרת תכן היררכי מהיר הכולל מבנה מערכתי, מבנה סכימטי – חשמלי ומבנה אלקטרו – מגנטי באותה סביבת עבודה עם קישור מיידי של כל היררכיה.

שיטת ה- Asynchronous EM:
שיטה זו שקולה בהגדרתה לפירוק/חילוק המבנה. המשמעות היא שה- Layout וה- scheme הן ישויות נבדלות ממה שרץ בסביבה האלקטרו מגנטית. היתרון הוא, שהמשתמש יכול לבצע שינויים נדרשים במקומות כלשהם בפרוייקט, בעוד שהריצה האלקטרו מגנטית מבוצעת ברקע במספר CPU (בעתיד הקרוב, המנוע הא”מ אמור לפעול גם בסביבת ענני מחשוב (clusters).
התוצאות המתקבלות מהסימולציה האסינכרונית מנוהלות באמצעות

ה-  (Simulation State Management).
יצירת תורי עבודה כמובן אפשרית, וכן קיים ממשק המאפשר למשתמש לנהל באופן פשוט את העבודות הממתינות בתור.
שיטת ה- Asynchronous EM מאפשרת פרמטריזציה של מבנים אלקטרו מגנטיים, וכן ביצוע sweep, הן ישירות דרך הסביבה הא”מ, והן באמצעות בלוק ה- Extract הייחודי של AWR, המאפשר מעבר חלק בין סביבה סכימטית לסביבה א”מ.
כל פרמטר יכול לרוץ הן באופן עצמאי והן במקביל כחלק מקבוצת פרמטרים.
ניתן להריץ במקביל משימות נוספות, כגון Yield Analysis על גיאומטריות אלקטרו – מגנטיות, דבר המאפשר תכן יעיל וחסכני בזמן. לדוגמא, גרסת AWR 2011 מאפשרת Yield Analysis מקבילי על תכן המגבר שתיארנו לעיל באמצעות ה- Graphical Modifiers, המתארים השפעת פרמטרים בעלי תכונות סטטיסטיות בייצור, כגון etching tolerances, die placement, שינויי פרמטרים במצע ועוד כהנה וכהנה.

בקרת סימולציה SSM:

גרסת AWR 2011 מיישמת גישה חדשה לניהול תוצאות הסימולציה, עבור מאגר התוצאות שהתקבלו באופן סינכרוני או אסינכרוני. ה- SSM מנהל באופן יעיל מאגרי מידע גדולים, הנוצרים עקב הרצות סימולציה, אופטימיזציה, Sweep או Monte Carlo. כל הרצה א”מ שהיא, כולל המבנה, תוצאות הסימולציה, מבנה ה- Mesh Cells, הזרמים וכו’ מנוהלים בכל שלב באמצעות ה- SSM, כך שהמשתמש יכול לגשת בכל שלב אל כל מידע שנאגר, וליישם אותו כחלק ממבנה סכמתי, הכולל הרצות ליניאריות או לא ליניאריות (Harmonic Balance, Transient) באופן פשוט ומהיר, וכמובן – ללא הרצה חוזרת.

ה- SSM עוקב, מנהל ומציג את תוצאות הסימולציה הנוכחיות או הקודמות באמצעות בחירת המשתמש. ניתן לשמור את כל התוצאות באמצעות בסיס נתונים (data sets) או באמצעות ה- SSM, כך שהמשתמש יכול לברור בין התוצאות שנאגרו עד כה.
ה- SSM תומך בגישה שבה כל סימולציה מקבלת בסיס נתונים משלה, דבר המאפשר למשתמש רמת שליטה גבוהה ונוחה על כמות המידע המצטברת.

מבנים גיאומטריים אלקטרו-מגנטיים, פרמטריים או מבוססי סכמה:
אחד מיתרונותיה הברורים של AWR, הינו בגישת ה- (Unified Data Model (UDM, שמשמעותו סביבה שבה כל שינוי בסביבה אחת, גורם לשינוי מיידי בסביבה כשלהי הנמצאת באותה היררכיה. ניקח למשל מקרה שבו קיימת סימולציה מערכתית ב- VSS, הכוללת מגבר לא ליניארי ומבנה א”מ. שינוי בפרמטרי המגבר ו/או המבנה הא”מ יגרום לשינוי מיידי בתוצאות ה- VSS, ללא “בקשת עדכון” מצד המשתמש, או יצירת Netlist כלשהו. חלק גדול מהיתרון בעבודה עם AWR נובע מגישה זו.

גרסת AWR 2011 הכוללת אופציה של Parameterized EM ממשיכה כמובן לתמוך בגישה זו: כל שינוי פרמטרי בגיאומטרית הא”מ משפיע באופן מיידי על היררכיות גבוהות יותר ברמות ה- Circuit או System. מעבר לפרמטריזציה הגיאומטריות, יש להדגיש כי השינויים אכן מתחשבים בתהליך הייצור שעליו מבוסס התכנון (PDK), כך שלמעשה תהליך שינוי המבנה הא”מ הינו פשוט, מהיר וחלק ( seamless).

EM Yield, Sweep ואופטימיזציה:
תהליך ה- EM Yield הינו שלב נוסף ומתבקש בגישת ה-  (Design For Manufacturability) של AWR בתהליכי תכן מעגלי/מודולי RF ומיקרוגלים. גרסת AWR 2011 מאפשרת פעולות Sweep, אופטימיזציה ו- Yield Analysis באופן אינטגרטיבי מלא, כך שבשילוב ה- SSM ניתן לבחון מקרי קצה היכולים להתרחש בתהליכי הייצור. כאמור לעיל, ווריאציות אלו על המבנה הא”מ נכלל באופן ישיר על סימולציות בסביבת  (Circuit Design) ובסביבת  (System Design), כך שמדדים מתקדמים כגון EVM, BER, ACPR, CCDF יכולים להתקבל עבור שינוי בפרמטרים הקשורים לגיאומטריה הא”מ.

תכנון קבוצתי
(Group Design):
משמעות התכנון הקבוצתי הינו ניהול שיטתי של מאגר המידע הכלול בפרוייקט, הכולל את הקישורים והמיפויים שבין כל הקבצים השונים. סביבת AWR כוללת מאחורי הקלעים מערכת המנהלת באופן אוטומטי את הקישורים בין כל הקבצים, הסימולציות, המבנים ותוצאות ההרצה שבפרויקט, גם במקרים מורכבים הכוללים שילוב של מספר טכנולוגיות ו- Mixed Process. גרסת AWR 2011 ממשיכה לשדרג גישה זו, באמצעות מערכת ניהול חכמה המקשרת Multi Sets של מבנים א”מ, Circuits, System ומשוואות (מקומיות או גלובאליות) – המשמעות היא שניתן לייבא מבנים/סכימאות שונים מפרויקט לפרויקט ולאפשר קישור מיידי ונוח, כך שכל בלוק מחושב באופן סינכרוני, גם כאשר חלק מההרצות מתבצעות בצורה אסינכרונית.

בחירת Parametrized Cell עבור מודלים:
לכל מודל ב- MWO ישנו PCell  עצמאי, המקשר באופן חד-חד ערכי את הפרמטרים שלו אל ה- Layout. כדוגמא, ל- Stripline Line דרושים שני פרמטרים בלבד: אורך (L) ורוחב (W) אשר אותם מגדירים ב- MWO וה- Layout משתנה באופן מיידי כתלות בפרמטרים אלו. עם זאת, ישנם מבנים גיאומטריים שקשה להגדיר בצורה הנ”ל. אי לכך, גרסת AWR 2011 מאפשר הגדרה עצמית של המשתמש עבור מבנים מסוימים שהוא רוצה להגדיר, כגון Multiple Coupled Bends. מודלים אלו, ניתנים כמובן לאינטרפולציה ולכן אינם מוגבלים, וכמו כן, יכולים לעבור מספר סימולציות עבור סט ערכים, כך שיוכלו לשמש אח”כ כחלק מן המעגל הכולל.
אם ניקח כדוגמא את המגבר שתיארנו לעיל, הרי שנוכל לבצע פרמטריזציה ברמת המודל של Inter Connect מסויים, ולהשתמש בו כמודל עצמאי לכל דבר ועניין.
מנוע סימולציית מעטפת בסימולציות משולבות Circuit עם System:
במקרים מסוימים, כאשר מבצעים סימולציות מערכת ב- VSS, הכוללות רכיבים לא ליניאריים, ישנן תופעות תלויות זמן כגון Memory Effect, שימוש ב- DPD  ועוד, התלויות במתח ה- Bias של האלמנט הלא – ליניארי. מנוע סימולציית המעטפת  יכול לאפשר למשתמש לבצע שינויים דינאמיים של רכיבים לא ליניאריים בסביבת המערכת, וכך להתרכז במדדי מערכת כגון EVM, BER, או אחרים.

פרמטרים היררכיים ברמת המערכת:
היררכיות של מבנים לא ליניאריים (המופיעים ב- Sub Circuits) בסביבת MWO עוברים בגרסת 2011 בתצורתם המקורית אל סביבת המערכת (VSS), כך שניתן לבדוק כיצד מדדים מערכתיים מושפעים משינויים בערכים בדידים (כגון אורך קו תמסורת או מקדם הטיב של הסליל), ללא צורך בהרצה חוזרת, אלא בסביבה מערכתית בלבד.

התממשקות AWR עם CapeSym SYMMIC:
התממשקות המאפשרת למתכנני MMIC מעבר חלק לסביבת SYMMIC, ובכך לבצע אנליזות תרמיות ולאבחן את התלות החשמלית והתרמית של הרכיבים האקטיביים במעגל.

מאבחן נתקים/קצרים:
כלי המאפשר בדיקה ונטרול מוקדם של בעיות Wiring או שגיאות ב- Layout.
הסתכלות כוללת על הנקודות המתוארות לעיל, מעידות על כך שאפשרויות התכן הא”מ, המעגל \ מודול  והמערכת טובות מאי פעם בסביבה החדשה של AWR 2011. אפשרויות אלו מאפשרות לכם, מהנדסי ה- RF, לעבוד בסביבה יחידה ומנוהלת היטב, בה ניתן לתכנן מערכות בכל רמות ההיררכיה, בנוחות מרבית, באינטגרציה שלמה, עם רמת הדיוק הגבוהה ביותר.
סיכום:
אנו ב- AWR, גאים להיות חלק ממהפכת האלחוט, שבה נטלנו חלק משמעותי עם כלי ה- MWO, VSS וה- AXIEM (כולם חלק מחבילת AWR 2011). החל מהגרסה הראשונה שהוצגה ב- 1998 ועד היום,
AWR מספקת ללקוחותיה כלי תכן מתקדמים, תמיכה וערך מוסף של מעבר מהיר וחלק משלב התכן והאנליזה אל הייצור.
מטרת הגרסה החדשה אף היא להמשיך בקו זה ולאפשר עבודה נוחה, נטולת שגיאות ומהירה מתוך מטרה להגיע למוצר אמין בזמן הקצר האפשרי.