Couverture ElectroniqueS n°127

Pour la conception de circuits ou de composants RF, AWR propose une technologie innovante d'analyse électromagnétique en 3D, qui apporte suffisamment de vitesse et de précision pour être utilisée comme outil de diagnostic pendant les phases de design. La montée en puissance des technologies sans fil, intégrées dans de nombreux systèmes embarqués, ainsi que l'utilisation de composants RF et hyperfréquences de plus en plus petits, amène les concepteurs à réaliser systématiquement des simulations électromagnétiques de leurs systèmes. En particulier pour analyser les problèmes d'intégrité de signal posés par la propagation d'un champ électromagnétique, les couplages EM entre composants ou modules sur un même circuit étant de plus en plus étroits. Le problème est que ces simulations en 3D, coûteuses en temps de calcul, sont réalisées généralement après le layout du circuit. Dans cette optique, les solveurs EM se comportent alors in fine comme des outils de vérification. Avec son solveur 3D de nouvelle génération, baptisé Axiem, la société américaine AWR compte rompre avec cette situation, en proposant un outil d'analyse EM en 3D disponible comme outil de diagnostic et utilisé directement par le concepteur durant le design. L'objectif étant de raccourcir les temps de conception, en limitant les itérations entre les simulations EM 3D après layout et le design lui-même.Pour parvenir à cet objectif et délivrer des vitesses de calcul élevées, compatibles avec le travail d'un concepteur, tout en fournissant des résultats précis, le solveur Axiem repose sur deux innovations technologiques qui permettent de dépasser les limites actuelles des solveurs 3D classiques (comme HFSS d'Ansoft ou ceux intégrés dans le flot ADS d'Agilent). D'abord, il met en &oelig;uvre un algorithme de calcul breveté, basé sur la méthode des moments (analyse multipolaire), adaptée à l'analyse d'une onde entière. Ce qui lui permet de conserver une vitesse de calcul élevée, une bonne précision des résultats et une excellente dynamique lorsque la complexité et la taille du circuit s'accroissent(*). Ensuite, Axiem utilise pour le maillage des structures un mélange de rectangles, propices à des vitesses de calcul élevées, et de triangles, aptes à fournir une précision de calcul élevée. Ce maillage hybride, réalisé de manière automatique sur la structure étudiée, permet d'atteindre la meilleure précision possible avec le minimum d'inconnues. Il autorise notamment l'analyse de grandes structures comme les circuits imprimés RF. De plus, cet algorithme de maillage rend possible la simulation en 3D de métaux épais, car il est capable de créer des mailles en trois dimensions de structures planaires extrudées (quels que soient leur taille et le nombre de couches de diélectriques et de métaux), puis de modéliser les courants surfaciques du métal en x, y et z (**). Une caractéristique importante, notamment pour le calcul des inductances spirales sur silicium et des circuits RF Cmos en 90 ou 65 nm où bien souvent le rapport épaisseur sur largeur des lignes est de l'ordre de 1.Enfin, avec Axiem, il est possible de simuler sur une large gamme de fréquences, de plusieurs dizaines de GHz jusqu'au courant continu, ce qui facilite par la suite l'utilisation des outils de simulation du circuit dans le domaine fréquentiel.Les structures planaires 3D sont viséesLa solution d'AWR, destinée aux structures planaires tridimensionnelles, est donc particulièrement indiquée en conception de modules RF, de composants LTCC (Low temperature cofired ceramic), de circuits intégrés monolithiques hyperfréquences ou MMIC et de circuits RFIC.Elle ne vise pas à remplacer les solveurs électromagnétiques 3D d'usage général, fondés sur la méthode de calcul des éléments finis (FEM, finite element method) ou sur la méthode des différences finies dans le domaine temporel (FDTD, finite difference time-domain), qui sont bien adaptées à l'analyse des structures non planaires et/ou de formes libres comme les guides d'ondes ou les antennes. Axiem ne cherche pas non plus à se substituer, du moins dans un premier temps, à l'outil d'analyse EMSight intégré dans l'environnement Microwave Office d'AWR. En effet, ce dernier, bien qu'étant lui aussi un solveur basé sur la méthode des moments, fonctionne uniquement pour des structures à frontières fermées (parallélépipède rectangle) et se sert d'une grille préétablie pour le maillage des structures.Axiem sera commercialisé à un prix de licence compris entre 30 000 et 50 000 $.(*) Les méthodes traditionnelles qui utilisent des formulations basées sur l'intégrale de Sommerfeld ont tendance à perdre en précision lorsque leur vitesse de calcul augmente. (**) Avec la restriction que l'axe z soit perpendiculaire aux axes x et y.

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