Тренды в области разработки электроники

Анализ надежности электроники (Electronics Reliability)

Тенденции развития электроники таковы, что с каждым годом разрабатываемые устройства становятся все меньше и функционал их значительно расширяется. Это в свою очередь создает жесткие условия эксплуатации электронных девайсов при том, что компоненты становятся менее отказоустойчивыми. В основном это происходит из-за температурных и механических нагрузок. По этой причине инженерам-разработчикам важно иметь возможность симуляции процессов, происходящих в электронных устройствах и возможность прогнозировать их электромагнитно-термомеханические параметры еще до создания опытных образцов.

Именно поэтому важно использовать комплексный анализ электронного устройства, его температурных, электромагнитных и механических свойств. При отсутствии продукта, способного производить анализ в единой среде разработке, очень скоро между группами электронного и механического проектирования может образоваться бесконечная пропасть. Программные продукты ANSYS объединены в единое решение, позволяющее производить электромагнитный анализ (HFSS), анализ сигналов электронных устройств (SIwave) и тепловыделение (Icepak). Эта возможность совместного моделирования позволяет инженерам прогнозировать тепловые характеристики электронного проекта, не привлекая инженера-теплотехника до тех пор, пока он не будет задействовать непосредственно в процессе проектирования. Это резко сокращает время выхода продукта на рынок:

Рис. 1. Электротермическое моделирование беспроводного устройства, выполненное с использованием Icepak

Анализ электромагнитных помех устройства (Electromagnetic interference - EMI)

Также на DesignCon особое внимание разработчики уделяли анализу электромагнитных помех устройства (Electromagnetic interference - EMI) и инструментам анализа электромагнитной совместимости. Соответственно, развитие инструментов EMI-анализа является крайне актуальной задачей. Еще одной важной проблемой является электромиграция - явление переноса вещества в проводнике за счёт постепенного дрейфа ионов. Поскольку тенденция развития электроники заставляет увеличивать плотность токов и уменьшать форм-фактор устройств, то сбои, вызванные электромиграцией, становятся все более серьезными. 

В связи с этим ANSYS развивает новые продукты, позволяющие прогнозировать EMI и электромиграцию:

• EMI Scanner - инструмент, который обнаруживает отклонения от основных требований к EMI до того, как ресурсы будут потрачены на полномасштабное моделирование.
• Electromigration analysis - моделирование, которое предсказывает среднее время до отказа для компонента на основе тока и температуры.
   

Рис. 2. EMI Scanner проверяет, соответствует ли конструкция печатной платы передовым инженерным методам

Надежная электроника для автономных транспортных средств

Пройдет не так много времени и многие из нас будут доверять вождение автомобиля компьютеру. Поэтому безопасность автономных транспортных средств сегодня является задачей № 1 для инженеров-разработчиков. Необходимо будет создавать различные системы корректировки курса беспилотных автомобилей и все эти системы будут работать на электронных устройствах с сотнями датчиков и сенсоров для определения положения автомобиля на дороге. Компоненты автономных систем управления транспортным средством будут включать:

• Радары;
• Дальномеры;
• Сигнальные процессоры;
• Сетевые устройства коммуникаций;

Разработка сложных автономных систем требует использования инструментов моделирования для оценки безопасности работы перечисленных компонентов в системе еще на этапе проектирования. Инструменты моделирования позволяют протестировать продукты в реальном времени еще до создания реального прототипа, что существенно сокращает время разработки устройств. Так, например, программный продукт HFSS позволяет имитировать работу бортовых радиолокационных устройств, антенных систем и радиочастотных дальномеров. Решатель ANSYS HFSS SBR+ и ANSYS Savant позволяет вычислить работу подобных датчиков, установленных на транспортном средстве в полномасштабной задаче. Используя этот вид симуляции, инженеры смогут их использовать чтобы лучше понять взаимодействие между автономными средствами и людьми, зданиями и другими объектами:

Рис. 3. Радарная симуляция оживленного перекрестка

Устройства и приложения для 5G сетей

Много внимания на DesignCon было уделено и 5G системам, так как более высокие частоты и пропускная способность будут требовать от электронных устройств значительных изменений. Например, инженерам нужно будет разработать антенны меньшего размера, полупроводники и другие компоненты беспроводной связи, чтобы эти продукты могли быть запущены в массовой производство.
Подобно автономным транспортным средствам, HFSS, SIwave и Icepak будут способствовать разработке продуктов 5G. ANSYS Pervasive Engineering Simulation поможет инженерам протестировать проекты, прежде чем переходить к дорогостоящим физическим прототипам. В результате симуляция сэкономит командам разработчиков миллионы долларов.
 

Ссылка на источник:

3 Trends in Electronics Design Direct from DesignCon