SIJ有幸与ANSYS技术总监Larry Williams进行了交流，了解了他对建模和仿真需求如何变化、行业如何应对以及下一步的想法。在ANSYS, Larry Williams负责公司物理模拟产品的战略方向。他拥有加州大学洛杉矶分校的硕士和博士学位，在电磁学和通信工程领域有超过20年的经验，曾在国际上做过技术讲座，并发表了许多关于该主题的技术论文。以下是我们对话的摘要(经过编辑)。

“有时我们必须‘打破’一些设计规则，以满足尺寸和成本的要求。这就是优秀的模拟工具在发现打破规则是否可以接受方面的价值所在。——拉里·威廉姆斯


这些年来，人们对电磁模拟重要性的认识发生了怎样的变化?

在工程仿真业务中工作了20多年后，我的结论是，对高级仿真(电气或其他)的需求就像熵一样——它总是在增长!20年前，电磁模拟可以解决连接器、电缆或PCB逃逸路由等单个组件。每次我们交付创新，如高性能计算分布式计算，基于布局的有限元网格算法，或自动化模型组装，我们的用户抢购技术，应用它来设计新系统，然后要求更多。

电磁模拟的概念是，它应该能够解决完整的电子系统，包括芯片、封装和电路板，同时保持高精度。5G更高的频率，100Gb/s通信更快的信令，或PAM-4等多电平信令所需更精确的电压，都依赖于详细和可靠的电磁模拟。

SIJ:对EMI建模最大的误解是什么?

符合电磁干扰的设计必须是整个设计过程的一部分，而不仅仅是电磁干扰试验室的事后考虑。大多数工程师都知道EMI的一些设计规则，例如避免大电流环或避免在分裂的功率平面上运行高速轨迹。但有时为了满足尺寸和成本的要求，我们必须“打破”一些设计规则。这就是优秀的模拟工具在发现打破规则是否可以接受方面的价值所在。

我们最近添加了一个EMI扫描仪到我们的ANSYS电子桌面。该工具搜索布局，以发现是否有违反任何规则的区域。如果很容易重新路由，通常最好改变布局，以避免任何可能的EMI挑战。当然，还要进行完整的电磁模拟，以确保设计的符合性。

另一个重要的概念是，通常EMI问题实际上是一个信号完整性或功率完整性问题。当信号遇到阻抗不匹配，或者如果设备有较差的功率返回路径时，必须考虑能量将流向哪里，信号或功率完整性问题会导致EMI问题。

SIJ:你们公司在技术上面临的最大挑战是什么?在过去的几年里，你采取了什么措施来提高你的竞争地位?

我们的行业面临着几个挑战，以使工程师交付创新产品。应对这一挑战需要在数值方法、高性能计算和云计算的先进使用以及自动化设计流程方面取得深入的技术进步，但它超越了这些传统。我们在ANSYS的目标是进行工程模拟无处不在的跨越设计功能和应用。多年来，有限元分析和其他数值方法一直被工程师用于详细的部件设计。当我们使详细设计更大、更快或更全面时，就会发生普适工程模拟。它可以用在设计的早期构思阶段，通过详细设计，一直到部署。

多物理是一个清晰的例子，更全面的模拟，特别是重要的电子可靠性。我们的行业正被推动将热和机械应力分析添加到电子设计流程中。ANSYS将热和机械性能直接添加到我们的电子桌面中。我们最近还收购了DfR Solutions，这是可靠电子模拟领域的领导者，拥有他们的旗舰工具SHERLOCK。ANSYS率先推出了带有加密的3D组件，允许行业参与者与客户共享其组件模型，以进行完整的系统仿真，同时保护其设备的知识产权和内部工作原理。最后，当模拟提供高度准确和及时的结果时，使用模拟来推进创新是最有价值的。在我们的行业中，有些人会认为“足够好”的设计问题答案就足够了。也许是为了理解设计趋势或方向，但对于设计签名，我们坚持在ANSYS HFSS等工具中坚定不移的准确性。

SIJ: ANSYS如何促进其设计团队的创新?

在ANSYS，我们有一个非常严格和积极的创新过程。我们的客户使用我们的工具来推动他们的创新;因此我们必须更加勤奋地交付他们所需要的功能。我们的过程有许多输入，包括我们的客户约定和指导，密切关注行业趋势和标准，与行业合作伙伴合作，并参与行业和学术研究。

我们既有长期路线图，也有短期路线图。长期专注于创新研究，旨在预测行业需求。一个例子是我们致力于解决现代电子学所需要的更大、更全面的模拟问题。越来越多的工程师被要求解决棘手的电磁问题，因此我们建立了高度自动化的程序，在单一环境中组装芯片+封装+板。这是ANSYS多年来的努力。我们越能实现自动化，就越能减少安装工作，这样工程师就能专注于他们的设计挑战。

SIJ: ANSYS在应用工程师方面一直享有很高的声誉，您能分享一下您是如何吸引、培养和留住他们的吗?

ANSYS与世界上最具创新力的公司合作是一项令人兴奋的业务。我们的工具对于这些公司的开发工作是至关重要的，我们参与了密切的工程关系。通过为工程设计构建一些最重要的工具，我们倾向于吸引一些最好的人才加入到我们的应用工程团队中。这些工程师有幸与最具创新力的公司中最优秀的工程师共事。他们所付出的努力会产生显著的影响，所以他们会有很高的工作满意度。

SIJ:给我们介绍一下你们最新的SI/PI/EMI问题模拟产品。

在我们的电子产品客户中非常受欢迎的一项新技术是SIwave中的HFSS区域。SIwave是IC封装和印刷电路板的混合电磁求解器。混合方法结合了平行板共振、传输线模型、辐射模型和各种平面间通径模型，提供了综合的解决方案。SIwave非常有效，因为它可以让我们非常快速地解决多层结构上成千上万的痕迹。

SIwave中的新的HFSS区域增加了一个非常独特的功能，以提高准确性和速度。在一些包装和板中，有非标准的孔的复杂安排。在这些附近，它是最精确的切割出一个区域，用HFSS求解，然后重新组装到SIwave混合求解器。一个大型PCB可能有10或20个这样的区域。这种新技术利用了HFSS的防弹精度，但SIwave的速度使封装和板的高效模拟成为可能。

SIJ:您从客户那里听到的最常见的SI/PI模拟问题是什么?

一旦工程师接受了SI/PI的基本训练，他们就能够解决现代电子设计的挑战。但电子产品也必须满足热性能和机械可靠性的要求。过去，电气工程师不担心机械问题，假设他们的机械设计团队能够保证可靠性。这是改变。我们听到许多集成多物理模拟的要求。特别是当汽车行业正在寻找新的交通解决方案时，比如自动驾驶汽车和交通工具。这些系统必须非常可靠，使用寿命长。

SIJ:您能分享一下SI/PI/EMI相关产品的产品路线图吗?

当然，关于我们的产品路线图的细节是专有的，但是广泛的观点是可以分享的。我们总是会努力更快地解决更大的问题。我们继续致力于利用最佳硬件的新数值方法。跨越物理学提供电子系统真正虚拟原型的新挑战是我们将继续追求的领域。提高自动化程度，使基于物理的模拟更容易设置和解决，这是我们开发团队的一大努力领域。一如既往，我们将与客户合作，不断完善我们的路线图，以满足他们的设计挑战。