是德科技利用这个新版本――先进设计系统（ADS）2017，构建了领先的射频/微波电路仿真软件平台，同时在客户体验（3D 查看器、快速入门指南、Python 数据链路）和性能（电路和 FEM 仿真速度、处理复杂版图、支持多种技术）和性能方面进行了改进。这些特性与很多其他新特性一起，可以让设计人员更轻松地设计射频前端模块和 RFIC 芯片。

3D 版图查看、路由选择和编辑

当今的无线通信设计日益复杂，需要更强大的解决方案来查看和编辑设计。ADS 2017 全新的 3D 设计功能让这些复杂问题迎刃而解。利用这些 3D 功能，它现在能够在三个维度（图 1）上查看和编辑 PCB 或 MMIC/RFIC 版图。它为设计人员提供了一款强大工具，使其可以验证设计是否满足要求，同时可以帮助他们找出不利的错误。ADS 2017 全新的 3D 功能还在多层设计中利用过孔极大简化了压合过程，可以在密集区域进行路由选择，并在准备电磁仿真的同时进行复杂的结构选择。

图 1. ADS 2017 现在提供可编辑的 3D 视图：a) LNA 的 RFIC 版图；b) 功率放大器模块 PCB。

多技术 3D 电热仿真

设计复杂的现代功率放大器（PA）模块可能是一项非常棘手的任务，因为这需要高密度版图或使用先进的半导体工艺（例如 GaN 和 GaAs）。为了避免代价高昂的电路改版，设计人员必须在投产之前深入观察电路的电热性能。

多年以来，ADS 电热仿真器为设计人员提供了一个全面的 3D 热求解程序，该程序与 ADS 版图环境和电路仿真器紧密集成。它能计算整个系统或芯片的温度曲线，并能在电路仿真器中提供这项信息注释，对电路进行精确的温度分析。ADS 2017 通过对多种技术一起进行热仿真，可以一步完成这些功能。

以功率放大器设计为例，假设它采用倒装芯片和方形扁平无引线（QFN）封装设计。这个设计包括裸片、层压板、铜凸点和封装，这形成了一个变化多端、非常难以分析的热电阻曲线。图 2 总结了 ADS 2017 中的多技术基片设置。图 3 以出色的分辨率和精度，显示了整个 3D 芯片构建模块的热效应。热分析包括设计的所有结构。根据这项信息，设计人员可以进行必要的编辑，而后充满信心地将设计投入生产。

图 2. ADS 2017 中显示了这个采用倒装芯片设计并经过封装的功率放大器的基片设置，以及所有构建模块，包括功率放大器裸片的放大视图。

图 3. 在 ADS 2017 中可以执行多技术电热仿真。此处所示的是 a) QFN 封装的版图；b) 3D 结构（包括裸片、层压板、铜凸点和 QFN 封装）的 2D 热曲线图；以及 c) 整个芯片的 3D 热曲线。

使用 FEM 进行更强大的 3D 电磁仿真

ADS 中的 3D 有限元法（FEM）引擎是一个功能强大的全波电磁仿真器，能够在频域中分析 3D 电磁效应，尤其适用于仿真高速和 RFIC 封装、接合线、天线、片上和片外嵌入式无源器件及 PCB 互连等元器件的电磁效应。这个 FEM 引擎能够全面集成在 ADS 和 Keysight 3D 建模和仿真环境 EMPro 中。在引擎中导出和导入设计可以自动完成，因而能够节省时间和资金，与第三方电磁仿真器所需要的手动导出/导入设计相比，可以最大限度减少人为错误。据估计，每进行一次仿真，工具之间的数据传输大约需要两个小时。假设每天进行一次仿真，日积月累之下所付出的时间成本将会极其庞大，大约达到每年 50,000 美元！通过与 ADS 和 EMPro 中的 FEM 相集成，是德科技的解决方案可以节省在这方面浪费的资金，并避免出现相关的错误。

随着 ADS 2017 和 EMPro 2017 的发布，FEM 引擎现在比以前更加强大（图 5）。通过使用更智能的网格划分功能、自适应网格划分算法、混合顺序功能以及并行频点求解，ADS 2017 中的 FEM 与之前版本相比，速度平均加快 1.5 倍至 2 倍（表 1）。此外，其磁盘尺寸降低了大约 50%。这使得射频和微波设计人员能够更容易使用 FEM 引擎来满足各种富有挑战性的新设计要求。

图 5. FEM 为这些三维结构生成的电磁波：a) 芯片封装和焊线，b) 包括电路板互连的印刷电路板。与以前版本相比，ADS 2017 中的 FEM 现在平均提速到 1.5 至 2 倍，其磁盘大小减少了大约 50％。

3D Via Designer：支持访问精确的过孔模型

在仿真高速信号互连时，一个关键问题是无法访问精确的高频过孔模型。为了解决这个问题，ADS 2017 引入了“Via Designer”，这个工具可以建立 PCB 过孔（单端或差分）模型，使设计人员可以全面控制过孔指标（图 6）。

Via Designer 使用 FEM 来全面表征所创建模型的电磁效应，并且在高频范围内具有很高精度。它支持参数化扫描，在全通道仿真中对电路进行精细调整。使用这个功能强大的新工具，您可以完全消除与过孔设计相关的不确定度。

图 6. ADS 2017 引入了 “Via Designer”，这个工具可以建立 PCB 过孔模型。此处显示了该工具及其仿真结果。

自动建立线圈等器件的 PCell 结构

丰富而功能强大的仿真选件、与 Keysight GoldenGate 软件（非常出色的 RFIC 仿真工具）紧密集成，这一切使 ADS 成为启动和完成硅基 RFIC 设计的卓越平台。ADS 2017 添加了 CoilSys，更进一步完善了这个功能。CoilSys 工具能够自动建立螺旋电感器、变压器和传输线的参数化单元（PCell）结构（图 7）。由此产生的 PCell 经过设计规则校验（DRC）验证无误，随时可以在 RFIC 设计中使用。CoilSys 消除了手动创建这些版图单元的过程，从而也就避免了 RFIC 设计人员花费大量时间执行这个非常辛苦的任务。

使用 CoilSys 创建的版图经过电磁仿真，可以转化成参数以进行元器件合成和设计优化。

图 7. ADS 2017 引入了 CoilSys，这个附加工具可以自动建立 PCell 结构。RFIC 设计人员可以使用 a) CoilSys 为 b) 单端或差分电感器、c) 平衡－不平衡转换器/变压器和 d) 螺线管创建一个经过 DRC 精准验证的 PCell。

用于分层管理的新选件

ADS 2017 提供了一个新选件，支持使用单一图形用户界面创建、更改和控制设计分层。该选件 “Config View” 的界面如图 8 所示。与 ADS 的旧版本不同，使用 Config View 进行分层管理不需要对设计进行修改。

图 8. ADS 2017 使用 “Config View” 选件执行分层管理，让设计、更改和控制设计分层变得更容易。

更强大、更全面的仿真平台

无线通信系统的设计从来不是一项轻松的任务。在当今这个快速发展、瞬息万变的行业中，该任务变得更具挑战性。ADS 2017 依托 ADS 长期积聚的强大基础和忠诚用户群体而设计，可以帮助现代微波和射频设计人员高效地解决现有挑战和未来新出现的挑战。在一个设计成功或失败仅有一线差距的环境中，ADS 2017 强大而全面的新特性可能就是当今设计人员获得成功的契机。

在 PIPro 中进行电源完整性分析的新特性

图 9. 功率树结果视图。

ADS 2017 中的 PIPro 包括了一个新的 “功率树” 概览图，它能生成详细的分析报告，另外还有一个 “对比” 功能，可以快速显示两个仿真分析的结果差异。 PIPro 还为电热分析提供了新的仿真功能，以及针对供电网络中的去耦合电容器/电感器而优化的材料清单。

直流压降电热

全自动的综合电热电气迭代仿真
轻松将现有的直流压降仿真设置复制到新电热仿真中
显示平面、引脚和过孔的温度列表
通过将发热所导致的局部电阻变化考虑在内，显示精确的直流压降结果
测试可能的散热解决方案，例如增加散热片的尺寸，或增强空气流通
进行额外的纯热性能仿真，使用户能够更好地设计发热层

图 10. 直流压降电热分析——温度可视化显示。

为去耦电容器/电感器优化的物料清单

众多 IC 的参考设计都提供了一系列的去耦电容器，这些去耦电容器应放在 PDN 以实现最佳性能和可靠性。但这没有考虑到设计人员在 PCB 方面可能遇到的特定限制（尺寸和层数）。IC 四周或下方通常没有足够的空间来放置所有去耦电容器，版图工程师只能将剩余的元器件放置在 PDN 上，不管它们原来应该在何处。PIPro 中的去耦电容器优化可以将所有去耦电容器铺设在电路板上，并搜索最佳的解决方案来实现期望的目标阻抗曲线。

用户可以指定以下加权标准来定义最佳的解决方案：

• 去耦电容器数
• 独特的模型数
• 供应商数
• 成本

该优化在本质上是一个智能算法，而且事实上改变去耦电容器模型不需要重新计算电磁求解结果，因此速度非常快。这些优化结果提供了一系列的候选解决方案，以满足目标阻抗要求，并按照加权标准进行排名。对于每一个候选解决方案，用户可以查看 PDN Z 阻抗与目标阻抗的关系，以快速确定性能和成本的最佳混合。

图 11. 去耦电容器优化分析结果。

快速入门

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*3D 史密斯圆图的概念由 Baylis 博士所领导的贝勒大学团队所开创。