铺平电子设备未来之路

作者:Lawrence Williams,ANSYS电子产品管理总监

电子设备在我们的日常生活和商业世界中日益普及,设计的复杂性也随之大幅提高,如果不采用高级电子仿真技术研发出可靠产品,我们就无法创造繁荣昌盛的生活。

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Enabling the Future for Electronics

Lawrence Williams

电子设备无处不在!毋庸置疑,智能手机和计算机是我们生活中最常见的例子,而且,汽车、银行业、飞机、零售以及众多其他应用中也不乏电子产品的影子。物联网(IoT)方兴未艾,现在的家用电器甚至也实现了电子控制与联网功能。在享受电子产品所带来的便利与高效的同时,我们也越来越依赖嵌入式电子系统。如果这些系统出现故障,不但会带来不便,而且会导致业务问题,在某些情况下甚至造成个人安全问题。因此,生产稳健可靠的系统的重要性日益突出。高级电子仿真可以实现设计探索,其不但面向普通的运行功能,而且还能针对产品整个生命周期的可靠运行能力。

现代电气仿真技术可以提供面向电子与机电设备的数字原型与设计探索。工程师利用仿真技术能够实现成本更低、更可靠的高性能产品,在经过全面彻底的检查后,这些产品在生产或部署过程中不会出现电气、热或结构方面的意外情况。最高级的仿真技术把实际物理场建模与电路及系统结合在一起,这些电路及系统可用于高速、高密度印刷电路板及装配体、天线及无线系统、能量转换以及机电设备。数字原型可用于确定设计要求的虚拟合规性,而且能够为工程师带来真知灼见,帮助工程师设计满足当今需求的产品,同时创造出面向未来的自动化程度更高、移动性更强和更具创造性的发明。

我们的无线世界

5G连接功能有望为每个人带来速度更快、更稳健可靠的移动计算体验。这些应用具有极其艰巨的设计挑战,但是其能够从仿真技术中受益。在享受毫米波技术的成果之前,首先需要扩展Sub-6 GHz系统,使其能够利用频带聚合通过现有基础设施获得5G速度。其需要多个射频同时运行,这样会造成串扰和热问题,不过可以借助仿真技术提前解决。随着毫米波技术的出现,工程师将能够利用仿真解决温度敏感性、效率以及电路密度等挑战。

5G和IoT产品的连接性将会需要大量天线与无线系统。电磁仿真使工程师能够选择、设计和集成面向IoT系统与环境的天线。IoT供应商将需要集成度更高的可编程子系统,以便简化系统集成商的采用过程,而其中关键是让解决方案变得更易于采用。具备自动化设计流程的仿真技术可以加快仿真技术在企业中的普及。

实现业务变革和打破壁垒

高级仿真技术是大部分开拓型企业的关键驱动力。行业领先者采用多物理场仿真技术弥补工程学科之间的差距,同时能够从真正的系统角度设计产品。电子设备必须能够在电气、热和机械等领域中运行。电子系统温度升高时,它们会罢工。它们有时需要在恶劣环境中运行。多物理场仿真方法可以帮助企业解决高频、高速电子与机电系统中的上述挑战。采用多物理场系统工程方法,可以让平庸设计和真正的鲁棒性设计高下立判。

运筹未来

未来的电子产品创新所需要的平台,必须使工程师能够仿真和设计完整的电气与电子产品,同时还能够包含所有必需的物理场与系统效应。这可能包括小到复杂集成电路的简单细节,大到诸如汽车这样的完整产品。行业领先的企业依赖仿真技术,而其中大部分企业与ANSYS合作实现了流程自动化,以便更多工程师能够发挥实际物理场的优势。利用统一的平台,电气工程师能够真实展现电气、热与结构性能,同时与机械工程师共享模型,以便进行更严格的测试。

本期《ANSYS Advantage》将介绍电磁场仿真的一些重要发展,以帮助您实现设计创新。

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