通過提供羅姆半導體參考設計的 “數字孿生原型”探索未知設計空間

是德科技公司近日與領先的半導體制造商 羅姆半導體公司（ROHM Semiconductor） 近日聯合宣布推出一個兼容  PathWave 先進設計系統（ADS） 的新工作區。通過該工作區，設計人員可以對現有開關電源（SMPS）設計的虛擬原型進行修改以快速完成設計目的并開展預兼容測試，從而及早發現設計錯誤，避免造成重大問題，最終節省寶貴的設計時間和成本。是德科技是一家領先的技術公司，致力于幫助企業、服務提供商和政府客戶加速創新，創造一個安全互聯的世界。

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，為此他們對開關電源有著非常迫切的需求。由碳化硅（SiC）和相關材料制成的快速、低損耗開關兼具高性能和高效率的優勢，可以滿足未來的各種應用需求。然而，高速開關會帶來電壓尖峰（“振鈴”）等不利效應。此外，開關電源的工作速度越來越快，想要符合傳導和輻射電磁干擾（EMI）規范變得越來越困難。對“虛擬原型”或“數字孿生原型”進行預兼容分析可以圓滿解決這一問題，但以往需要設計人員具備專業技術來獲得和使用必要的設計信息，也就是“工作區”。

為了克服這一難題，是德科技與羅姆公司聯手打造了 ROHM 參考設計 （ P01SCT2080KE-EVK-001 型號 ） 的“數字孿生原型”，并通過是德科技網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準，但它存在幾個短板： 設計、制造和測量成本非常高昂，且相當耗時；容易發生災難性故障（眾所周知的“煙霧測試”會產生實際煙霧）；很難對內部節點進行測量。

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出警告，但不會有真正的物理損失。用戶可以記錄 3D 網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，并繪制成參數圖。甚至對于在現實情況下無法接觸（如半導體封裝內）的點，也能執行此類操作。

羅姆公司部門負責人 Ippei Yasutake 表示：“我們的許多客戶都在為版圖效應問題而頭疼，如果開關環路中的電流轉換速率超過 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。數字孿生原型能讓客戶洞察設計缺陷，從而盡早修改設計，將問題消滅在萌芽狀態。”

Picotest 公司總監 Steve Sandler 表示：“對于想要充分利用寬禁帶半導體功率器件設計的客戶，這一功能可以為他們節省大量時間。版圖可能很難管理，EM 提取是關鍵。這個工作區和 PEPro 等專用工具能夠讓工作變得更輕松。”

是德科技 PathWave 軟件事業部新興業務總監 鄒楊表示：“我經常聽開關電源設計工程師提起，在高 di/dt的情況下，設計是一項非常耗費精力的工作。我們的‘虛擬原型’預兼容測試功能推出后，受到了工程師們的一致認可。”