ソネット:製品版:最新版の新機能

Ver12の新機能 2009/4/2リリース

マルチコアCPUサポート Sonnetは密行列解法ルーチンのマルチスレッド化に成功しました。ほとんどオーバーヘッド無しでマルチコアCPUを利用しケタチガイの解析速度が得られます。		改良されたメッシュメッシュを改良することで特に広い導体上の未知数を減らし、メモリの使用量と計算時間を短縮しました。
軸異方性誘電体サファイア、圧縮成型された低温焼成セラミック、ガラスクロスを含む樹脂基板材料など多くの基板材料は、基板に垂直な方向と水平な方向で異なる電気的性質を持ちます。Sonnetではその異方性を正しくモデル化できます。		関数定義パラメータ導体パターンの形状だけで泣く、基板の電気的パラメータや厚さも変数として定義できます。さらにその変数は、他の変数や定数の関数として定義できます。それゆえ、周波数や温度依存性も表現できるようになりました。
半径と、スケーラブルなパラメータ扇形のスタブや、丸いスパイラルインダクタを表現する半径に沿ったパラメータ機能が導入されました。また、あらゆるパラメータは基準点の距離に比例したスケーリングが可能になり、相似な形状を容易に設定できるようになりました。		拡張ガーバーファイルの入出力層情報をsonnetの層にマッピングしたり、ドリルデータをsonnetのviaにマッピングしながら拡張ガーバーファイルをsonnetに読み込むことができます。
結合線路行列の抽出多数の結合した線路のRLCGパラメータ行列を抽出できます。そして、それをCadence Spectreの時間領域シミュレータに与えることができます。		EDA設計環境との統合 Cadence、Agilent、AWR(Applied Wave Research)の設計環境とシームレスに統合されます。
新しいパラメータスイープパラメータスイープの新しいオプションを使って、パラメータの素子感度や、限界領域での振舞いを容易に把握できます。		材料定数と厚さに関する変数誘電体、金属の特性や厚さもパラメータとして扱うことができ、最適化も可能になりました。
パラメータ解析結果の表示パラメータスイープや最適化の結果をemvu( 電流分布ビュワ）やpatvu(遠方界表示)から参照できるようになりました。		モデル入力環境の改良ユーザーキー定義、巻尺ツール、ローカル座標系、"hover over"表示などxgeom(モデル入力)にも様々な改良が加えられました。
De-Embedding offオプション V11まではProfessional版で可能だった De-EmbeddingのoffがLevel2/3を含む全グレードで可能になりました。これによりダイポールアンテナの給電にinternal portを使えるようになりました。

マルチコアCPUサポート

Sonnetの電磁界解析エンジン(em)は一つのコンピュータ中のマルチCPUコアを同時に使うことでそのパフォーマンスを改善しました。新しい解析エンジンはIntelとAMDの最新のCPUテクノロジをサポートし行列演算のプロセスを複数のスレッドに分割し、それぞれのCPUコアにスレッドを割り振ります。このオーバーヘッドは小さく、全体の解析パフォーマンスはケタチガイに加速されます。

このリンクに解析速度が改善された様々なモデルの実例があります。

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Standard解析エンジン

Sonnet Professional Standardに含まれる新しいStandard emは、一般的なデスクトップPCに適した解析エンジンです。デスクトップPCの多くは現在2つのCPUコアを持っており、 Standard解析エンジンは2つのCPUコアを同時に使います。デスクトップPCでは解析と同時に他の作業をしなければならないことが多くあります。 CPUをQuadコアに交換すれば、解析中もPCのパフォーマンスを落とすことなく別の作業を続けることができます。

(弊社のwebや文書中Standard emをDesktop emと呼ぶこともあります。）

High-Performance解析エンジン

Sonnet Professional High-Performanceに含まれる High-Performance 解析エンジンは 8個のCPUコアを同時に使います。 V11までの一つのCPUを使う解析エンジンに比べるとまさにケタチガイのスピードを体感できます。

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改良されたメッシュ

新しいメッシュアルゴリズムは，解析精度を犠牲にする事無くメモリ使用量と解析時間を短縮しました．

via周辺や斜めの線，広いグランド導体のメッシュをより効率的に改良しました． Sonnetは精度は妥協しません。精度を保つために電気的な重要な不連続の周辺や導体エッジには密なメッシュが保たれます．この新しいメッシュアルゴリズムは無料のSonnet LiteからSonnet Professional High-Performanceまでの全てに採用されました．

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V12 解析速度の実例

model	V11 single core	V12 2core	V12 8core
	1092sec/freq.	289sec/freq.	97sec/freq
	290sec/freq.	94sec/freq.	62sec/freq
	158400sec/freq.	25580sec/freq.	11880sec/freq
	250sec/freq.	115sec/freq.	46sec/freq
	8700sec/freq.	1980sec/freq.	605sec/freq
	1045sec/freq.	89sec/freq.	33sec/freq
	379sec/freq.	205sec/freq.	122sec/freq
	1361sec/freq.	210sec/freq.	83sec/freq
	4560sec/freq.	536sec/freq.	185sec/freq
	5820sec/freq.	877sec/freq.	375sec/freq

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V12 軸異方性誘電体

Sonnetのあらゆるプロジェクトの誘電体層に軸異方性を設定できます．軸異方性誘電体では誘電体層に水平な方向と垂直な方向の比誘電率や誘電正接が異なります．これはガラス繊維を含んだ樹脂基板，低温焼成セラミックス，サファイア基板などを使った厳密な設計で重要になります．さらにTaconic社やRogers社の多くのマイクロ波用基板材料(ガラス繊維を含まないものでさえ），ガラス繊維を含んだPTFE基板，FR4なども軸異方性を持っています．高周波RFとデジタルデザイナーは異方性を考慮しない危険な設計を排除できます．そして、基板材料製造者は等方性を達成するために基板の機械力学性質で妥協する必要がなくなります．

Sonnet's Uniaxial Anisotropy Modeling for dielectric layers:

右図はセラミック材料を使ったバンドパスフィルターの測定結果，従来の解析結果，異方性を含んだ解析結果です．

面内(xy)方向と垂直(z)方向の誘電体層の特性を別個に指定できます．
誘電体特性だけでなく導電率，磁性特性も設定できます．
FR-4やサファイアあるいは他のオリジナルな材料も定義できます．
周波数や温度依存性も変数と数式の組み合わせで表現できます．

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V12 関数定義パラメータ

導体形状の寸法パラメータを関数定義できるようになり，パラメータスイープのフレキシビリティが大幅に向上しました．さらに，この関数定義パラメータは導体形状だけでなく，材料定数や基板厚さとも初等関数を使って関連づけることができます．この機能を使って回路モデルに次のような先進的な機能を持たせることができます．

形状パラメータをある変数と別の変数の積と定義して，大きさを変化させられます．
導体損や誘電体損を温度の関数に定義して，回路の振る舞いの温度特性をシミュレートできます．
材料定数を，新しいFREQ変数の関数で定義すれば，周波数依存材料をモデル化できます．
π,光速度c,自由空間の誘電率εoなど
外部のテキストファイルの表を参照する関数

"パラメータスイープについて"の文書に

基板の厚さを変化させる例，
基板の誘電体損失を変化させる例（外部ファイルを参照した周波数依存性）

など Ver.12の新しいパラメータスイープ機能を使った例があります．

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V12 半径と、スケーラブルなパラメータ

パラメータスイープについてにもこの機能の解説があります．

右の動画にも新しい半径パラメータを紹介しています．

半径パラメータ

マイクロ波回路パターンの多くが円形や放射状の形状を含んでいます．例えば，viaとそのパッド，ラジアルスタブ，円形パッチアンテナあるいは線路の曲りなどです．新しい半径パラメータは円形あるいは曲がった図形を強力にコントロールします．それらのパラメータスイープや最適化を可能にします．

この例ではviaのパッドの半径と，グランド導体の逃げ穴の半径の二つの半径パラメータを設定してあります．

この例では，グランド導体とviaとの隙間を半径パラメータで制御しています．

新しいスケーリングの制御

ある種の回路パターンでは，新しいスケーリング機能で形状を容易に変化させることができるようになります．新しいスケーリング機能では，スケーリング方向をx,y方向のどちらかあるいは両方を指定できます．

パラメータ定義ダイアログにスケーリング方向の指定項目が追加されました．

スケーリング方向を一方向に指定した例です．

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V12 拡張ガーバーファイルの入出力

V12から拡張ガーバーファイルの入出力機能が追加されました．

ガーバーファイルでは端子と端子を接続するトレースの座標とそのトレースの太さを参照するコードを含みます．ところが電磁界解析では導体の外形データが必要なので，ガーバーファイルを電磁界シミュレータにインポートすることは単純な作業ではありません．特にガーバーファイルは広い導体を無数の細い線で塗りつぶすように定義しているので，これをそのまま電磁界シミュレータに与えると膨大な計算量になってしまいます．

Sonnetのこの新しいガーバーファイル入力機能では，ガーバーファイールが定義するあらゆるトレースがどう重なり合って最終的にどのような図形になるかを認識し，その図形の外形データを生成するというプロセスをとります．これによって単純なガーバーファイルの図形を読み取るだけでなく，電磁界解析に適した最小の外形データ量のファイルに変換します．

この新しいガーバー入出力機能には二つのバージョンがあります．

Single-Layer Gerber Import/Export: 片面基板のデータを容易にSonnetに取り込むことができます．両面や多層基板の場合は各層毎のガーバーファイルをそれぞれ読み込んで， Sonnetプロジェクトエディタxgeom を使って各層にデータを割り振ることができます．
Multi-Layer Gerber Import/Export, with NETEX-G: ドリルやヴィアのデータを含む多層基板に適します．各層のパターンとドリルのレイアウトをsonnetの各レイアーとヴィアにどのように割り振るかを定義したjobファイルを設定し，それに従って多層基板データを読み込むことができます．

その他の機能

RS274X 拡張ガーバーフォーマットをサポートします．
片面と多層のデータを読み取ることができます．
ドリルデータをviaに自動的に変換できます
ガーバーファイルに含まれる複雑な図形を単純な図形の外形データに置き換えます．
入力したい領域を選択できるヴュワーを備えています．

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V12 結合線路行列の抽出

Sonnet V12以後では 2つ以上の結合した伝送線路モデルの結合行列を抽出することができます。もちろん多層基板で異なる層の線路の結合も再現します。

単独はもちろん複数の線路、一層はもちろん多層の線路
各伝送モードの単位長あたりのRLCG行列、Zo行列、伝播定数(α,β)
Cadence Spectre MTLINE modelとコンパチブルな形式で出力します。

この機能を利用するには、モデル作成時に上図のようにポート番号を付与し、解析前にProject Editor(xgeom)で[Analysis]-[Output Files]を選ぶか、解析後に Response Viewer(emgraph)で[Output]-[NCouple Line Model]を選びます。 Cadence Virtuoso Spectreで使用されているRLGC行列を生成します。

この機能を使った伝送線路の評価方法について別の文書があります

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EDA設計環境との統合

Sonnetは単独で動作する業界標準の高周波電磁界シミュレータであると同時に，デザインフロー全体を統轄するEDA統合設計環境のリーダーたちに高周波電磁界解析能力を付け加える役割も果たします．

V12ではそれらEDA統合設計環境とのインターフェースにも様々な拡張が加えられました．

Cadence Virtuoso

レイアウトをSonnetに取り込む方法が増えました．

layout cell viewの全てのオブジェクトをSonnetにコピー
layout cell viewのオブジェクトを選択してSonnetにコピー
layout cell viewの領域を選択してCropしSonnetにコピー
layout cell viewのズームした領域をCropしSonnetにコピー


Sonnet API Window for Cadence Virtuoso Interface	Cadence model symbols with automatic reference pins are created to hold the EM extracted data model for S-paramters or Spice models

Sonnet Interfaceにユーザー定義SKILL機能に関するフィールドが追加されました． SKILL機能は，レイアウトをSonnetに渡す前でも後でも実行できます．
Sonnet interfaceはデフォルトで"Q factor accuracy","cell size","analysis box wall margins","add symbol reference pin"などが設定されるようになりました．さらにそれらはsonnet.cdsenvファイルを通じてCadense環境変数で指定できます．
Sonnetの解析結果を含むSパラメータモデルと，それを広帯域SPICEネットリストに変換したモデルの両方に対して統一されたシンボルが生成されるようになりました．
Sonnetの解析結果を含むSパラメータモデルと，それを広帯域SPICEネットリストに変換したモデルの両方に対して基準Pinが加えられました．
解析boxの壁面まで無損失の伝送線路を延長するオプションができました．
リモート解析サーバーとの接続切断再接続が自由にできるようになりました．

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Agilent ADS

レイアウトをsonnetに変換したり，実際に解析をする前にライセンスの有無を調べる, "有効なライセンスをチェック”する機能が加わりました．
解析boxの壁面まで無損失の伝送線路を延長するオプションができました．
リモート解析サーバーとの接続切断再接続が自由にできるようになりました．

ADSとsonnetに具体的な操作の紹介があります。

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AWR Microwave Office

AWRレイアウトの内部ポートは自動的にsonnetのco-calibrated portに変換されるようになりました．
AWR と Sonnetの両方で軸異方性材料がサポートされました．
AWRの自動EMモデル抽出機能がSonnetをターゲットにする場合， AWRレイアウトの内部ポートは自動的にsonnetのco-calibrated portに変換されるようになりました．
リモート解析サーバーとの接続切断再接続が自由にできるようになりました．

Microwave Officeとsonnetに具体的な操作の紹介があります。

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新しいパラメータスイープ

製造ばらつきの検討に便利な新しいパラメータスイープが追加されました。これまでのLinearパラメータスイープに加えて、Corner,Sensitivity,そしてMixed Sweep Combinationが可能になりました。

Linear Sweep Analysis

指定された各変数をそれぞれ線形に変化させながら解析します。これは、V11以前のパラメータスイープと互換性のある機能です。

Corner Sweep Analysis

cornerスイープでは、指定された各変数の最小と最大、そしてデフォルト値を互いに組み合わせた条件下での解析だけを行います。この方法では解析モデルが各変数の変化によって最悪どこまで影響を受けるかを知ることができます。

Corner sweepが解析する変数V1とV2の組み合わせ

Sensitivity Sweep Analysis

A Sensitivityスイープでは、各変数のデフォルト値と、各変数の最小と最大値を互いに組み合わせた条件下での解析だけを行います。この方法では各変数の素子感度を知ることができます。

Sensitivity sweepが解析する変数V1とV2の組み合わせ

Mixed Sweep Analysis

Mixed Sweep Combinationsでは、各変数の変化させる範囲を任意に組み合わせることができます。各変化範囲の中ではさらに Fixed,Linear,Linear(# steps)そしてExponentialを指定できます。

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材料定数と厚さに関する変数

材料定数や厚みを制御する変数を使うことができるようになりました。

誘電体厚さ
誘電体損失
導体厚さ
導体損失

もちろんこれらのパラメータに関してパラメータスイープや最適化も可能です。

誘電体厚さと導体厚さの入力画面。各パラメータを数値でなく変数で指定できます。

この機能については、下記に詳しい説明があります。

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モデル入力環境の改良

新しいProject Editor(xgeom)には多くの新しい機能が搭載されています。

Measuring Tape Tool

形状寸法を測定する新しい巻尺ツールが追加されました。

Local Origin

xgeomのデフォルトの原点は左下ですが、左下の原点のシンボルをドラッグして原点を移動できるようになりました。もちろん原点の移動はキーボードによる座標指定もできます。

Hot Key Mapping

モデルを入力するproject editor(xgeom), グラフを表示するresponse viewer(emgraph), 電流分布を表示するcurrent density viewer(emvu), アンテナ遠方界を表示するfar field viewer(patvu)を操作するキーの割付を指定できるようになりました。

New Append Feature for the DXF and GDSII Translators

DXF や GDSII ファイルを既存のモデルに追加読み込みできるようになりました。

Hover Over

図形の上にカーソルを重ねると、その図形に関する情報が表示されます。この機能はデフォルトでoffになっています。機能を有効にするにはメニューから[View]-[Info Hover Over]を選んでください。

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マルチコアCPUサポート Sonnetは密行列解法ルーチンのマルチスレッド化に成功しました。ほとんどオーバーヘッド無しでマルチコアCPUを利用しケタチガイの解析速度が得られます。		改良されたメッシュメッシュを改良することで特に広い導体上の未知数を減らし、メモリの使用量と計算時間を短縮しました。
軸異方性誘電体サファイア、圧縮成型された低温焼成セラミック、ガラスクロスを含む樹脂基板材料など多くの基板材料は、基板に垂直な方向と水平な方向で異なる電気的性質を持ちます。Sonnetではその異方性を正しくモデル化できます。		関数定義パラメータ導体パターンの形状だけで泣く、基板の電気的パラメータや厚さも変数として定義できます。さらにその変数は、他の変数や定数の関数として定義できます。それゆえ、周波数や温度依存性も表現できるようになりました。
半径と、スケーラブルなパラメータ扇形のスタブや、丸いスパイラルインダクタを表現する半径に沿ったパラメータ機能が導入されました。また、あらゆるパラメータは基準点の距離に比例したスケーリングが可能になり、相似な形状を容易に設定できるようになりました。		拡張ガーバーファイルの入出力層情報をsonnetの層にマッピングしたり、ドリルデータをsonnetのviaにマッピングしながら拡張ガーバーファイルをsonnetに読み込むことができます。
結合線路行列の抽出多数の結合した線路のRLCGパラメータ行列を抽出できます。そして、それをCadence Spectreの時間領域シミュレータに与えることができます。		EDA設計環境との統合 Cadence、Agilent、AWR(Applied Wave Research)の設計環境とシームレスに統合されます。
新しいパラメータスイープパラメータスイープの新しいオプションを使って、パラメータの素子感度や、限界領域での振舞いを容易に把握できます。		材料定数と厚さに関する変数誘電体、金属の特性や厚さもパラメータとして扱うことができ、最適化も可能になりました。
パラメータ解析結果の表示パラメータスイープや最適化の結果をemvu( 電流分布ビュワ）やpatvu(遠方界表示)から参照できるようになりました。		モデル入力環境の改良ユーザーキー定義、巻尺ツール、ローカル座標系、"hover over"表示などxgeom(モデル入力)にも様々な改良が加えられました。
De-Embedding offオプション V11まではProfessional版で可能だった De-EmbeddingのoffがLevel2/3を含む全グレードで可能になりました。これによりダイポールアンテナの給電にinternal portを使えるようになりました。

ケタチガイの速さだけじゃなく、機能も大幅に改良されたVer12

パラメータ解析結果の表示