Современные решения для производства электроники

02 января 2022

Вышла новая версия пакета CST Studio Suite 2022

В конце прошлого года, компания Dassault Systemes выпустила новую версию программного обеспечения SIMULIA CST Studio Suite 2022. В состав продукта входит широкий набор численных методов и инструментов проектирования, которые предназначены для точного численного моделирования трехмерных задач электродинамики. В новой версии была улучшена стабильность работы имеющихся модулей, а также появились обновления и дополнения, расширяющие возможности пользователя. Основные маркетинговые мероприятия, посвященные новой версии, намечены на середину января, но уже сейчас можно сделать короткий обзор. 

В CST для проведения высокочастотного моделирования доступны как универсальные расчетные модули, допустимые для решения широкого класса задач, так и специальные вычислители, применимые для анализа лишь узкого диапазона проблем: например, планарных структур или электрически крупных задач. К числу универсальных модулей относится флагманский вычислитель во временной области, для которого в новой версии:

— Добавлен критерий сходимости вычислителя по значениям контурных токов и напряжений. Появилась возможность ограничить полосу частот, в которой будет выполнен анализа сходимости расчета (поддерживается T- / TLM- модулями);

— Добавлена возможность получения расчетной матрицы без дальнейшей ее обработки. В случае TLM модуля выдается оценка требуемых вычислительных ресурсов для расчета данной матрицы;

— Повышена стабильность работы открытых PML граничных условий (TLM), повышена точность расчета планарных портов и дискретных элементов (TLM);

— Появилась возможность расчета 3D распределения поля на GPU, частичная поддержка вычисления расчетной матрицы на GPU (T).

 

Вторым универсальным модулем в CST является FEM вычислитель в частотной области (F-solver). Для него следует выделить возможность декомпозиции расчетной области (DDM – Domain Decomposition Method), которая в новой версии стала работать стабильнее и была упрощена в настройке. Данная методика применима в случае анализа крупных задач, в первую очередь – многоэлементных антенных решеток. С ее помощью выполняется разделение расчетной области на меньшие участки, которые впоследствии моделируются отдельно, а итоговый расчет всей системы задействует меньшие объемы вычислительных ресурсов:

Пример декомпозиции: границы областей отмечены фиолетовым цветом

Данный метод доступен по умолчанию и не требует дополнительных лицензий на ускорение для активации. При использовании декомпозиции в комбинации с модулем расчета антенных решеток Array Task адаптация сеточного разбиения выполняется только для одного из элементов. Затем итоговая структура разбиения используется для дискретизации всех остальных элементов.

 

Пример адаптации сеточного разбиения при использовании DDM-метода

Результаты моделирования поля в ближней и дальней зоне с использованием декомпозиции расчетной хорошо согласуются с традиционным способом решения. При этом заметно сокращаются затраты времени и аппаратных ресурсов.

 

Сравнение диаграмм направленности (КУ, ортографическая проекция), полученных с использованием декомпозиции расчетной области и классическим способом расчета

Затраты вычислительных ресурсов

 

FD-GP (direct)

FD-DDM

Время расчета одной частотной точки

~ 3 мин

~ 1 мин

Элементов разбиения

5,1 млн

7,8 млн

Общее время счета

03:39:11

00:36:31

Затрачиваемая память (в пике)

219 Гб

34 Гб

 

Специальные вычислители, предназначенные для расчета электрически крупных задач, в новой версии также получили ряд изменений и дополнений.

Интегральный модуль:

— Обновлена реализация эквивалентных источников ближнего поля, поддержка симметрий;

— Добавлена новая формулировка интегрального уравнения комбинированного поля CFIE;

— Упрощенная настройка вычислителя и упрощенный выбор предобуславливателя;

— Поддержка многопоточности при расчете дальнего поля (для MoM и ACA модулей).

Асимптотический модуль:

— Расчет развязки между эквивалентными источниками;

— Получение распределения полей внутри полупрозрачных материалов;

— Возможность просмотра “запертых” лучей.

Помимо обновлений в работе вычислителей следует отметить некоторые меньшие изменения, реализованные в оболочке продукта. Например:

— Добавлены новые форматы ACIS 2021, Solid Edge 2021 and Siemens NX 1953

— Поддержка Python 3.9 для управления CST Studio Suite

— Удобный инструмент выделения группы поверхностей:

  <>

— Для графиков S-параметров добавлен интерактивный инструмент, наглядно отображающий изменение характеристик при малом изменении геометрии. Данный тюнер не требует пересчета 3D проекта и работает в связке с модулем Sensitivity Analysis.

<>

В линейке модулей низкочастотного моделирования появился новый вычислитель Drift-Diffusion Solver, который предназначен для стационарного анализа полупроводниковых устройств на микронном уровне в полу-классическом приближении. Модуль предназначен для расчета распределения носителей заряда в полупроводниках под воздействием приложенного потенциала:

Итерационная схема работы вычислителя Drift-Diffusion

Для описания свойств в настройках материала появилась вкладка Semiconductor, в которой указывается плотность носителей, значения подвижностей и эффективная масса:

Диалоговое окно настройки материала, вкладка Semiconductor

По окончании моделирования пользователю доступны распределения плотности электронов и дырок, итоговая величина электростатического поля, вольт-амперные характеристики и пр. величины

Пример картины распределения плотности электронов и дырок в случае NP-перехода, к которому приложен потенциал 1,4В.

Как и ранее, клиентам доступны коммерческие, исследовательские и академические лицензии. Если вам интересна стоимость упомянутых типов лицензий, свяжитесь с нами любым удобным для вас способом. У нас продолжает работать авторизованный учебный центр, в котором имеются два специализированных курса работы с программным обеспечением CST.

keyboard_arrow_leftВернуться к списку
Новости