電磁界シミュレーション
PCB向けの電磁界シミュレーションとは?
電磁界(EM)シミュレーションとは、マクスウェル方程式を数値的に解いて、電界と磁界がPCB上の物理構造とどのように相互作用するかを予測する手法です。EMシミュレーションは、シグナルインテグリティ(インピーダンス、クロストーク、挿入損失)、EMC性能(放射エミッション、イミュニティ)、無線製品のアンテナ特性、電源供給ネットワークのインピーダンス、そしてBGAの引き出しやビアの遷移、コネクタ部など、単純な回路モデルでは十分に表せない複雑構造の電気特性を解析するために使われます。
EMシミュレーションツールは、解法に応じていくつかに分類されます。伝送線路インピーダンス向けの2D断面ソルバ、多層構造向けの2.5Dプレーナソルバ、コネクタやパッケージ遷移のような複雑形状向けのフル3Dソルバです。代表的なツールには、Ansys HFSS(3D FEM)、Keysight ADS Momentum(2.5D MoM)、CST Studio Suite(3D FDTDおよびFEM)、Cadence Clarity(3D FEM)などがあります。EMシミュレーションの計算コストはモデルの複雑さとともに急激に増大し、信頼できる結果を得るには相当な習熟が必要です。
物理に基づくレイアウトという統合されたEMの把握
EMシミュレーションとPCBレイアウトは、従来手動のフィードバックを介した別々の分野として運用されてきました。まずレイアウトを仕上げ、次にEMシミュレーションで問題を見つけ、レイアウトを直してまたシミュレーションを回す――という循環です。物理駆動型AIレイアウトツールは、EMの把握をレイアウト生成の過程そのものへ統合する一歩であり、配線の判断が電磁的にもたらす結果を、事後ではなく生成中に評価します。レイアウト生成中の完全な3D EMシミュレーションは依然として計算量的に現実的ではありませんが、EMを踏まえた経験則とモデルを配線エンジンに組み込むことで、初期検証のために別途レイアウト後のシミュレーションを行わなくても、EM性能の問題の多くの原因を避けられます。





