通過提供羅姆半導(dǎo)體參考設(shè)計的 “數(shù)字孿生原型”探索未知設(shè)計空間

是德科技公司近日與領(lǐng)先的半導(dǎo)體制造商 羅姆半導(dǎo)體公司（ROHM Semiconductor） 近日聯(lián)合宣布推出一個兼容  PathWave 先進設(shè)計系統(tǒng)（ADS） 的新工作區(qū)。通過該工作區(qū)，設(shè)計人員可以對現(xiàn)有開關(guān)電源（SMPS）設(shè)計的虛擬原型進行修改以快速完成設(shè)計目的并開展預(yù)兼容測試，從而及早發(fā)現(xiàn)設(shè)計錯誤，避免造成重大問題，最終節(jié)省寶貴的設(shè)計時間和成本。是德科技是一家領(lǐng)先的技術(shù)公司，致力于幫助企業(yè)、服務(wù)提供商和政府客戶加速創(chuàng)新，創(chuàng)造一個安全互聯(lián)的世界。

更高效率、更高功率密度和更低成本是客戶始終追求的目標(biāo)，為此他們對開關(guān)電源有著非常迫切的需求。由碳化硅（SiC）和相關(guān)材料制成的快速、低損耗開關(guān)兼具高性能和高效率的優(yōu)勢，可以滿足未來的各種應(yīng)用需求。然而，高速開關(guān)會帶來電壓尖峰（“振鈴”）等不利效應(yīng)。此外，開關(guān)電源的工作速度越來越快，想要符合傳導(dǎo)和輻射電磁干擾（EMI）規(guī)范變得越來越困難。對“虛擬原型”或“數(shù)字孿生原型”進行預(yù)兼容分析可以圓滿解決這一問題，但以往需要設(shè)計人員具備專業(yè)技術(shù)來獲得和使用必要的設(shè)計信息，也就是“工作區(qū)”。

為了克服這一難題，是德科技與羅姆公司聯(lián)手打造了 ROHM 參考設(shè)計 （ P01SCT2080KE-EVK-001 型號 ） 的“數(shù)字孿生原型”，并通過是德科技網(wǎng)站提供給雙方的共同客戶。

虛擬原型可以與物理原型形成互補。物理原型是評測一致性和被測特性的黃金標(biāo)準(zhǔn)，但它存在幾個短板： 設(shè)計、制造和測量成本非常高昂，且相當(dāng)耗時；容易發(fā)生災(zāi)難性故障（眾所周知的“煙霧測試”會產(chǎn)生實際煙霧）；很難對內(nèi)部節(jié)點進行測量。

相比之下，對虛擬原型做出修改要容易得多。在仿真過程中它們確實會在器件超出極限條件時發(fā)出警告，但不會有真正的物理損失。用戶可以記錄 3D 網(wǎng)格中每個空間點以及仿真中每次時間步進的電壓、電流和電場值，并繪制成參數(shù)圖。甚至對于在現(xiàn)實情況下無法接觸（如半導(dǎo)體封裝內(nèi)）的點，也能執(zhí)行此類操作。

羅姆公司部門負(fù)責(zé)人 Ippei Yasutake 表示：“我們的許多客戶都在為版圖效應(yīng)問題而頭疼，如果開關(guān)環(huán)路中的電流轉(zhuǎn)換速率超過 1A/ns，即使非常小的寄生電感也會引起振鈴。另外，抑制 EMI 也是一大挑戰(zhàn)。數(shù)字孿生原型能讓客戶洞察設(shè)計缺陷，從而盡早修改設(shè)計，將問題消滅在萌芽狀態(tài)。”

Picotest 公司總監(jiān) Steve Sandler 表示：“對于想要充分利用寬禁帶半導(dǎo)體功率器件設(shè)計的客戶，這一功能可以為他們節(jié)省大量時間。版圖可能很難管理，EM 提取是關(guān)鍵。這個工作區(qū)和 PEPro 等專用工具能夠讓工作變得更輕松?！?/p>

是德科技 PathWave 軟件事業(yè)部新興業(yè)務(wù)總監(jiān) 鄒楊表示：“我經(jīng)常聽開關(guān)電源設(shè)計工程師提起，在高 di/dt的情況下，設(shè)計是一項非常耗費精力的工作。我們的‘虛擬原型’預(yù)兼容測試功能推出后，受到了工程師們的一致認(rèn)可?！?/p>