Altair Taiwan Blog

電子行業不斷加快的創新步伐促使製造商探索現代電子系統設計方法以獲得競爭優勢。模擬驅動設計在交付更智能的產品、縮短上市時間和增強產品設計方面具有廣闊前景，但很難確定清晰的路線圖以充分利用這種數位化產品開發方法的優勢。

要開始實施更全面的模擬驅動方法，製造商應該從基礎開始。電子系統設計過程有七個關鍵構建塊：電子、電動、機械、熱、機電一體化、電路和代碼。

這些技術支柱中的每一個都在現代電子產品的形式和功能中發揮著重要作用，每個學科中的建模和仿真工具有助於簡化設計和開發工作流程，並減少對耗時的物理驗證測試的依賴。同樣重要的是確保每個支柱內開發的數據和分析可以輕鬆地跨學科共享，以推動更有效的整體設計。 

Altair 是工程仿真技術領域 30 多年的先驅，為電子行業帶來了仿真驅動的設計理念。其新的電子系統設計工具集使工程師能夠加速各種應用，從更高效的印刷電路板 (PCB) 設計審查、驗證、分析和製造到電機、傳感器和執行器的仿真設計。讓我們簡要探討一下 Altair 技術如何增強電子設計七大支柱的開發和驗證流程。 

電子 Electronics

提供令消費者滿意的電子產品不僅需要連接 ECAD 和 MCAD 世界，還需要在整個開發過程中以設計和跨學科協作的速度進行物理分析。 Altair PollEx™ 促進電子設計創新，同時確保滿足時序、性能、可靠性和合規性目標。 

PollEx 是一個敏捷工具集，支持跨組件、子系統和系統級設計以及跨邏輯和物理設計空間的協作。它為 PCB 設計審查、驗證、分析，甚至是基於規則的製造設計、裝配設計和電氣設計提供解決方案。它為 PCB 設計的信號完整性、電源完整性和散熱引入了一種仿真驅動的方法，重要的是，PollEx 還與所有主要的 ECAD 和仿真工具集成，提高效率和性能，同時以無與倫比的連接性適應現有工具鏈。 

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電氣和連接 Electrical and Connectivity

在互聯世界中，大多數設備都是無線的，帶有多個天線。除了來自 WiFi 和藍牙天線的高頻信號外，設備還可能包括發射低頻電磁信號的換能器，所有這些都會導致潛在的干擾問題。PCB 上密密麻麻地塞滿了元件，留給天線的空間有限。天線的性能還受到 PCB 上相鄰元件的影響。 

Altair 5G 仿真軟件還可以幫助組織加速其 5G 無線電覆蓋分析和評估。Altair 支持 5G 新無線電網絡的規劃和優化，包括工業物聯網 (IoT) 和專用園區網絡應用，可快速輕鬆地模擬無數場景。Altair 的 5G 模擬工具 獨特地將天線設計與無線電覆蓋和規劃分析相結合，為 5G 應用提供最廣泛的場景集。

利用帶有電磁分析的 PCB 仿真軟件，工程師可以更深入地了解產品的電磁性能，並有助於避免信號干擾等常見問題。將 PollEx 與 Altair 的電磁工具結合使用，可幫助用戶通過強大的仿真驅動產品設計和部署策略實現更好的連接性和功能性。信號完整性、電源完整性、EMC/EMI 和熱結果可以與 Altair 的其他物理仿真工具相結合，通過機器學習優化性能並減少複雜系統的建模時間。

機械 Mechanical

各種電子設備的設計必須能夠承受與正常使用、跌落和誤用相關的結構和操作要求，同時兼顧重量和成本考慮。隨著製造商努力使他們的電子設備更小、更複雜，諧波和隨機振動、焊接疲勞和跌落衝擊等問題尤其具有挑戰性。 

使用Altair SimLab™ 進行設計 允許 CAE 分析師使用單個共享模型執行多個物理仿真。這一多物理場解決方案使用戶能夠在一個統一平台內自動執行建模任務並執行熱、結構和聲學分析。SimLab 的單模型多屬性多物理場過程無需經歷為每個求解器單獨運行準備模型的繁瑣且容易出錯的過程，而是提供比傳統方法快 40% 的優化就緒結果。

熱 Thermal

在電子產品的熱分析過程中會考慮許多因素，從計算流體動力學 (CFD) 到消除 PCB 的熱效應。可以對智能產品的設計進行熱流分析，以測試流體材料、熱負荷、入口流量、風扇冷卻效果和其他關鍵影響變量。 

對於研究具有挑戰性的電子冷卻和設計應用的分析師級用戶，Altair 提供了可直接在其多物理場環境中訪問的板級和系統級熱分析解決方案。這種基於 CFD 的工具能夠解決涉及傳導、自然對流和強制對流、輻射和共軛傳熱的問題，但對於非 CFD 專家來說，它也很容易使用，甚至可以用於早期設計可行性研究。 

熱分析研究可以在電子設計的各個層面進行。Altair 的工具可以模擬半導體和 PCB 級到組裝、佈線和模塊級的熱行為，一直到完整的系統級操作。該軟件特別擅長處理電子外殼系統、強製冷卻系統、帶電路的母線系統和 PCB 冷卻等應用。 

機電一體化 Mechatonics

智能傳感器和執行器是智能產品監控的戰略組件。無論是在設備級別還是在雲端處理數據，傳感器和執行器都必須準確、反應靈敏且節能，才能提供智能係統所需的性能。 

除了性能優化之外，傳感器、執行器和電機也為架構集成帶來了挑戰。它們通常需要小型化，並在可能的情況下集成到 PCB 中，而不會犧牲可靠性或增加製造成本。傳感器-PCB 集成可能是電磁干擾源，電機和執行器也會產生熱量。鋼、磁鐵和銅的存在會影響產品重量及其在設備內的分佈，這需要在機械和熱性能模擬中加以考慮。 

系統集成也可能給工程師帶來挑戰，他們必須連接各種物理和機電特性才能了解系統級性能。Altair 的基於模型的開發 (MBD) 工具可以通過實現傳感器系統的靈活配置以及為設備的每個功能模擬子系統和控制策略，幫助推動系統性能的更快評估。將復雜產品作為系統系統進行仿真，使智能產品設計人員能夠探索傳感器分辨率、準確度和精度以及執行器的熱、機械、電子和電磁輸出如何影響整個系統的性能.

使用 Altair 的電磁仿真技術，設備設計人員可以優先考慮這些關鍵屬性，並設計、仿真和優化傳感器電子設備或執行器的性能。EM 結果甚至可以在實驗設計 (DoE) 軟件中用於性能優化。

電路 Circuit

Altair 在開放式集成平台中提供電子電路仿真工具，用於對多學科系統系統進行建模、仿真和優化。仿真基於 SPICE 語法和組件方程，允許系統級模型與 SPICE 準確的電子電路描述進行協同仿真，並確保電路在製造前正常運行。 

電路仿真在 EDA 工作流程的原理圖捕獲階段發揮著戰略作用。增強的 SPICE 專有版本基於開源行業標準，可訪問數字元件供應商庫，提供更具交互性的原理圖，其中元件值、容差、頻率響應或時間段的輕鬆更改可實現準確驗證電子電路的性能。

代碼 Code

可視化環境軟件對於智能產品開發過程至關重要，可讓用戶避免為嵌入式系統手動編寫代碼的繁瑣且有時容易出錯的過程。相反，軟件可以直接從您的系統圖中自動生成代碼。 

為了開發複雜的嵌入式系統，如傳感器和執行器控制、視覺系統和物聯網設備，設計工程師需要用於基於模型的固件開發的軟件。Altair 的工具讓您可以使用框圖和狀態圖設計、分析和模擬嵌入式系統，然後自動生成緊湊和優化的代碼，以在來自 Texas Instruments™、STMicroelectronics®、Arduino®、Raspberry Pi™、和別的。使用高速雙向通信鏈路進行數據收集和實時調整，完全支持硬件在環測試。

Altair 的解決方案使工程師能夠在邏輯、物理、熱、電氣和機械設計​​的所有方面進行協作，從概念到製造，並在一個通用許可模式下訪問所有這些工具。這種開放式架構平台使公司能夠跨多個設計學科進行集成和協作，通過仿真推動更好的決策制定。該 ESD 解決方案由 Altair 的高性能計算和雲環境支撐和支持，它使對可擴展計算資源的訪問民主化，並進一步實現跨團隊和組織對模擬和數據分析技術的動態、協作訪問。 

想了解有關 Altair 全面性端到端電子系統設計、分析、驗證和製造工具集的更多信息，請 下載 Altair ESD 電子指南。