gesponsertInnovative Elektronik-Produkte durch Simulation-Driven Design schneller entwickeln Komplexe Herausforderungen erfordern zukunftsfähige Lösungen

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Altair Engineering GmbH

Kaum eine Branche hat so rasante Technologie-Sprünge gemacht wie die Elektronikindustrie, die in einem hart umkämpften Markt unter einem wachsenden Innovationsdruck steht.

Dabei reichen die Herausforderungen für Unternehmen von kürzeren Entwicklungszyklen, einem starken internationalen Wettbewerb, stetig steigenden Produktanforderungen wie z. B. höhere Packungsdichten, vielen unterschiedlichen Versorgungsspannungen, steigenden Taktfrequenzen, Bauteilverfügbarkeiten, bis hin zur gesetzlich vorgeschriebenen EMV-Konformität. Nochmals verschärft wird das Szenario durch den demografischen Wandel.

Elektronik-Ingenieure müssen häufig einen größeren Verantwortungsbereich abdecken und sind oft nicht mehr in der Lage, vollumfassend in alle Entwicklungsdetails einzusteigen. Dazu gehört die Entwicklung von High-Speed Regeln, die damit verbundene Signal Integrity Simulation, die thermische Analyse des Designs, die Simulation und Auslegung von Versorgungslagen sowie EMV/EMI konforme PCB-Designs und weitere Bereiche wie DFM (Design for Manufacturing) & DFA (Design for Assembly). Da sich die einzelnen Bereiche wie in einem Organismus gegenseitig beeinflussen, führt eine sequenzielle Vorgehensweise oft nicht zum gewünschten Ergebnis. So entsteht ein weiterer Flaschenhals im Entwicklungsprozess.

Wie können Softwarefirmen wie Altair Elektronikunternehmen dabei unterstützen, erfolgreich zu sein?

Zwar hat die Simulation bereits bei vielen Elektronik-Unternehmen einen festen Platz im Entwicklungsprozess eingenommen, jedoch evaluieren die Simulationswerkzeuge die Designs nur, um den Istzustand zu überprüfen, ohne weitere Optimierungs-Empfehlungen zu geben. Das bremst den Entwicklungsprozess und kann zu teuren Verzögerungen führen.

Nur durch intelligentere und höher automatisierte Lösungen, die Innovation und Effizienz sicherstellen, kann ein verbesserter Entwicklungsablauf erreicht werden.

1. Simulation-Driven Design und Optimierung

Simulation-driven Design und Optimierung erfordert mehrere parallellaufende Simulationen in unterschiedlichen Disziplinen, parametrische Studien, Optimierungs-Technologien, DOEs (Design of Experiments), statistische Versuchsplanung sowie KI-Technologie, um Designs zu optimieren und zu verbessern. Hierzu zählen alle Elektronik und PCB relevanten Simulationen, aber auch Multiphysics Betrachtungen wie Falltests und mechanische Belastungen durch Temperatureinwirkung. Viele Bausteine, wie die notwendigen Berechnungswerkzeuge, KI und Machine Learning Module, gehören bereits zum Altair Portfolio und haben sich dort vielfach bewährt.

Multidisziplinäre und Multiphysics Simulationsumgebung

Altair® SimLab® ist eine prozessorientierte, multidisziplinäre Simulationsumgebung zur genauen Analyse der Leistungsfähigkeit komplexer Baugruppen, die sicherstellt, dass Timing-, Leistungs-, Zuverlässigkeits- und Konformitätsziele erreicht werden. Verschiedene physikalische Aspekte, wie z. B. Struktur-, Wärme- und Strömungsdynamik, können mit Hilfe von hochautomatisierten Workflows einfach eingerichtet werden. Eine direkte Schnittstelle zu gängigen ECAD-Formaten ermöglicht es EDA-Anwendern, potenzielle Designprobleme bereits in der Entwicklungsphase zu identifizieren und zu korrigieren.

Design Verification und Technical Cleanliness

Altair® PollEx™ importiert Designdaten von allen namhaften EDA Tools, damit Teams aus unterschiedlichsten Abteilungen sowie externe Dienstleister an Design Reviews teilnehmen können. Hierzu stehen Stromlaufpläne, PCB-Layout Daten sowie die dazugehörigen Stücklisten zur Verfügung.

Die mehr als 500 automatisierten DFM, DFA und DFE (Design for Electronics) -Checks in PollEx stellen die Zuverlässigkeit und Qualität des Produktes sicher, ohne dass der Benutzer über das detaillierte Know-how verfügen muss.

Signal Integrity

Elektromagnetische Simulation

Altair® Feko® ist eine weltweit führende, umfassende elektromagnetische Simulationssoftware, die branchenübergreifend eingesetzt wird, um ein breites Spektrum an elektromagnetischen Problemen zu lösen. Feko lässt sich unter anderem für Entwicklungen wie Antennendesign und -positionierung einsetzen sowie zur Prüfung der elektromagnetischen Verträglichkeit und Streuung/RCS (Radar Cross Section).

Effizientere Entwicklung von Leistungselektronik und Motorantrieben

Altair® PSIM™ ist eine führende Software für die Simulation und den Entwurf von Leistungselektronik und Motorantrieben. Mit einer intuitiven, benutzerfreundlichen Oberfläche und einer robusten Simulations-Engine kann diese All-in-One-Lösung schnelle Verlustberechnungen von Wechselrichtern, Berechnungen des Wirkungsgrads von Motorantrieben sowie EMV-Analysen für analoge/digitale Steuerungen durchführen.

2. Eine offene Infrastruktur für den Elektronik Entwicklungsprozess

Wichtig für das „Simulation-driven Design“ ist eine Infrastruktur, die alle notwendigen Design-Elemente, Simulationsmodelle sowie kommerzielle Daten in neutralen Formaten zur Verfügung stellt. Integrationen mit allen führenden EDA-Systemen wie Siemens EDA, Cadence, Altium und Zuken bestehen bereits. Für Kunden bleibt ihr Host EDA System und alle Infrastruktur-Integrationen bestehen. Altair verwendet die Design-Daten nur zur Optimierung und gibt sie danach wieder an das Host System zur weiteren Bearbeitung zurück.

3. Einfacher Technologiezugang durch Lizenzkonzept, das Innovation und den Einsatz neuer Methoden fördert

Hersteller benötigen eine Infrastruktur, die bezahlbar ist und sich ändernden Entwicklungsanforderungen flexibel anpassen kann. Das Altair Lizenzkonzept Altair Units erlaubt unternehmensweiten Zugriff auf über 150 Software- und Partner-Produkte und stellt so das Fundament für den breiten Einsatz modernster Simulationssoftware zur Verfügung. Dies spart nachgewiesen 30 – 50 % gegenüber traditionellen Lizenzmodellen und ermöglicht es so Elektronik-Ingenieuren, das für ihre Entwicklung notwendige Produktportfolio ohne Mehrkosten oder zusätzliche Investitionen zum Einsatz zu bringen.

4. Kontinuierliche Verbesserung mit revolutionärer Technologie

Simulation neu denken am Beispiel Altair® SimSolid®

Bildergalerie

Altair SimSolid hat die konventionelle Analyse revolutioniert, da es in der Lage ist, komplexe Strukturprobleme blitzschnell und präzise vorherzusagen und gleichzeitig die Komplexität mühsamer, stundenlanger Modellierung zu vermeiden. Es eliminiert sowohl die Vereinfachung und Bereinigung der Geometrie als auch die Vernetzung, die beiden zeit- und fehlerintensivsten Aufgaben der traditionellen Finite Elemente Analyse. Altair SimSolid liefert Ergebnisse innerhalb von Sekunden bis Minuten – bis zu 25-mal schneller als herkömmliche Finite Elemente Solver – und bewältigt mühelos komplexe Baugruppen.

Nachdem Altair SimSolid in der Luft- und Raumfahrt sowie in der Automobilindustrie, zwei Sektoren, die typischerweise mit den Herausforderungen großer Strukturen konfrontiert sind, eine schnelle Akzeptanz erfahren hat, ist Altair SimSolid in der Lage, eine bedeutende Rolle in der Elektronikindustrie zu spielen. Die nächste Version, die in Kürze erwartet wird, unterstützt strukturelle und thermische Analysen für PCBs und ICs, während die elektromagnetische Analyse in einer zukünftigen Version enthalten sein wird.

Es gibt viel zu tun

Um in der Produktentwicklung Innovationen vorantreiben zu können, ist es notwendig, die Prozesse neu zu denken und jeden einzelnen Entwicklungsschritt zu optimieren. Die eingesetzten Werkzeuge müssen intelligenter werden und automatisiert eingesetzt werden können. Dies umfasst auch die Einführung geeigneter KI- und Datenanalysemethoden in der Breite im Unternehmen, um aus der Fülle der Daten die nötigen Erkenntnisse zu gewinnen und, darauf aufbauend, die richtigen Entwicklungsentscheidungen treffen zu können.

Aber nur, wenn die Simulation so aktuell ist wie der letzte Entwicklungsstand, gelingt simulationsgetriebenes Design.

Gehen wir es an!

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