Cadence Design Systems Clarity 3D Solver –schneller, genauer und ohne Grenzen

Brad Griffin, Cadence: »Wir nutzen Clarity auch für unsere IP-Cores, das Tool ist also schon ausgiebig getestet. Außerdem konnten erste Kunden schon Erfahrungen damit machen und das Feedback war ausgesprochen gut. Jetzt können Designer endlich die Zeitvorgaben erfüllen, die für die Fertigstellung des Designs angegeben waren.«
Brad Griffin, Cadence: »Wir nutzen Clarity auch für unsere IP-Cores, das Tool ist also schon ausgiebig getestet. Außerdem konnten erste Kunden schon Erfahrungen damit machen und das Feedback war ausgesprochen gut. Jetzt können Designer endlich die Zeitvorgaben erfüllen, die für die Fertigstellung des Designs angegeben waren.«

Cadence Design Systems stellt mit Cadence Clarity 3D Solver ein Tool zur elektromagnetischen Feldberechnung vor, das sich im Vergleich zu bisherigen 3D-Field-Solvern durch eine deutlich höhere Geschwindigkeit, eine praktisch unbegrenzte Kapazität und eine sehr hohe Genauigkeit auszeichnet.

»3D-Field-Solver sind nicht neu, aber bislang sind diese Tools ziemlich langsam und benötigen viel Rechenleistung. Mit Clarity 3D machen wir einen deutlichen Geschwindigkeitssprung. Im Vergleich zu unserem eigenen Vorgänger erreichen wir eine Steigerung um den Faktor 10, und unser Vorgänger-Tool dürfte ungefähr dem Schnitt des Marktes entsprechen«, erklärt Brad Griffin, Product Management Group Director, System Analysis Group von Cadence Design Systems. Als zweiten entscheidenden Vorteil im Vergleich zur Konkurrenz nennt Griffin die nahezu unbegrenzte Kapazität des Tools, »so dass Entwickler in Zukunft nicht mehr daran scheitern, dass ihre Probleme größer sind, als die Leistung der Computer, die sie nutzen. Clarity 3D kann in der Cloud oder verteilt auf 100en Computern lokal laufen«, so Griffin.

Mit Clarity 3D Solver löst Cadence das Problem, dass die Komplexität des Interconnect-Designs dank wachsendem Datenvolumen und höheren Datenübertragungsraten deutlich zugenommen hat. Egal ob es sich um Datenzentren, Automotive-Anwendungen oder Smart-City-Applikationen auf Basis von 5G handelt, »in allen Fällen ist eine Systemanalyse hinsichtlich der Signal-  und Leistungsintegrität notwendig«, so Griffin weiter. Und genau das soll mit Clarity 3D Solver möglich sein. Griffin: »Der Clarity 3D Solver erstellt hochgenaue S-Parameter-Modelle für den Einsatz in der Signalintegritäts-, Leistungs-Integritäts- und EMV-Analyse, so dass Simulationsergebnisse erzielt werden, die genauestens mit Labor-Messungen korrelieren.«

Mit einem Beispiel will Griffin die Möglichkeiten des Tools verdeutlichen: ein 112G-SerDes. »In dem Fall ist es für die Design-Teams wichtig, dass alle Interconnect-Modelle wirklich 3D-genau sind, denn jede kleinste Impedanzänderung kann sich negativ auf die Bitfehler-Rate auswirken, so dass eine Optimierung mit einer umfassenden Untersuchung einschließlich Dutzenden von komplexen Extraktionen und Simulationen verbunden ist, ein sehr hoher Arbeitsaufwand«, so Griffin weiter. Bisherige 3D-Modeling-Tools hätten mit diesen steigenden Anforderungen nicht Schritt gehalten. Also benötigten Designer folgende neue Technologie für 3D-EM-Modellierung:

## ein echter 3D-Ansatz – bislang mussten Anwender mit den bisherigen Field-Solver-Technologien seiner Aussage nach aufgrund der Geschwindigkeits- und Kapazitätsbeschränkungen die Strukturen sorgfältig vereinfachen und/oder in kleinere Segmente aufteilen. »Dieser Pseudo-3D-Ansatz birgt das Risiko, dass das resultierende finale Modell gewisse Ungenauigkeiten durch artifizielle Effekte auf Grund der Modellbegrenzungen enthalten kann«, so Griffin weiter. Mit Clarity 3D ist keine Aufteilung oder Vereinfachung notwendig.

## Skalierbarkeit - »Unser Tool wurde dahingehend optimiert, dass es Aufgaben auf mehrere kostengünstige Computer verteilen kann, wobei die gleiche Effizienz erreicht wird, wie bei einer Verarbeitung auf einem leistungsstärkeren und teuren Server mit einem mehrere Terabyte großen Speicher. Der verteilte adaptive-Meshing-Ansatz und deutlich kleinere Speicheranforderungen als bei bisherigen 3D Field Solvern ermöglichen dem Clarity 3D Solver eine umfassende Nutzung kostengünstiger Cloud- und verteilter Computing-Ressourcen. Diese Vorteile machen den Cloud-bereiten Clarity 3D Solver zu einer idealen Lösung, um das Cloud-Computing-Budget eines Unternehmens zu optimieren«, erklärt Griffin.

## Integration mit anderen Tools – anstatt eine Punktlösung zu nutzen, können Anwender mit dem Clarity 3D Solver in Verbindung mit der Cadence Sigrity 3D Workbench mechanische Strukturen wie Kabel und Steckverbinder mit ihrem System-Design verknüpfen und die elektrisch-mechanische Verbindung als eine einzige Geometrie modellieren. Der Clarity 3D Solver ist außerdem sehr eng mit den Virtuoso, Cadence SiP Layout und Allegro Implementierungsplattformen integriert, wodurch 3D-Strukturen in Allegro- und Virtuoso-Umgebungen erstellt, im Analyse-Tool optimiert und im Design-Tool implementiert werden können, ohne dass ein Austausch bzw. eine Übersetzung von Design-Daten zwischen verschiedenen Plattformen notwendig wird.

## Genau und kosteneffektiv – »Die hohe Genauigkeit ist nur dank der Parallelisierung möglich, die wir für Voltus entwickelt haben. Dank der Integration verschiedener Cadence-Gruppen in unsere neue System Analysis Group konnten wir diverse Technologien kombinieren und herausgekommen ist Clarity 3D«, so Griffin

Griffin abschließend: »Durch modernste Parallelverarbeitungs- und Partitionierungstechnologie kann der Clarity 3D Solver elektromagnetische Herausforderungen beim Design komplexer 3D-Strukturen auf Chips, Packages, Leiterplatten, Steckverbindern und Kabeln effizient lösen. Den Entwicklern steht dadurch eine echte 3D-Analyse auf Desktop-, HPC- und Cloud-Ressourcen zur Verfügung.«