シグナルインテグリティとパワーインテグリティ（SI/PI）は、高速電子設計の重要な側面です。シリアライザー／デシリアライザー（SERD）やダブルデータレート（DDR）メモリインターフェイスなどの高速データが、正確かつ確実に送信されるようにする役割を担っています。最新の電子設計の複雑さが増すにつれて、ロバストなSI/PIパフォーマンスを実現することは、これまで以上に困難になっています。そうした中、PyAEDTなどのPythonベースのライブラリを使用したSI/PI設計における自動化は、ワークフローに革命をもたらし、業界に大きなメリットをもたらしました。
1．設計反復の高速化とエンジニアリングプロセスの短縮
SI/PI設計における自動化の最も重要なメリットの1つは、設計反復を高速化することです。これにより、電磁界（EM）シミュレーションの設定に必要なエンジニアリングプロセスを大幅に短縮できます。EMシミュレーションは、SI/PIパフォーマンスを正確に予測するために不可欠ですが、多くの場合、複雑で時間のかかるセットアッププロセスが必要です。エンジニアは、ポート定義、積層および材料特性、境界条件、カットアウト周波数スイープなど、多数のパラメータを定義する必要があります。これらのタスクは、手動で実行する場合、労力がかかるだけでなく、エラーも発生しやすくなります。
自動化によってこの課題は解決され、設計の複雑さに応じて、設定時間は数分または数時間からわずか数秒に短縮されます。セットアッププロセスをスクリプト化することで、エンジニアは複数の設計反復にわたって検証済みの設定を再利用することが可能となり、一貫性と精度を確保できます。このアプローチは、必要な手動ステップの数を最小限に抑え、エラーの可能性を減らすことで、シミュレーションプロセスを大幅に高速化します。自動化スクリプトにより、毎回設定が一貫して正確であることが保証されるため、エンジニアは入力のエラーや構成のミスを心配する必要がなくなりました。
さらに、これらの反復タスクを自動化することで時間を節約できるため、エンジニアはシミュレーション結果の調査と解析に集中できます。セットアップから解析への焦点のシフトにより、生産性が向上するだけでなく、設計のパフォーマンスに関するより深い洞察が得られ、設計上の意思決定がより適切に行われるようになります。
2．レイアウト後の設計のプリレイアウトおよびパラメータ化のための効率化されたジオメトリの作成
SI/PI設計における自動化のもう1つの重要なメリットは、レイアウトプリミティブを簡単に作成、変更、およびパラメータ化できることです。レイアウトをAnsys Electronics Desktop（AEDT）エレクトロニクスシステム設計プラットフォームにインポートする際、設計のさまざまな側面をパラメータ化し、製造上のばらつきがパフォーマンスに与える影響を評価する必要があります。
たとえば、20層PCB上の高速シリアルリンク設計では、DCから数十GHzまでのインピーダンスの不一致を最小限に抑えるために、重要なビアインターコネクトの効果を評価する必要があります。ビア設計が最適でない場合、リターンロスが大きくなり、チャネル性能に大きく影響する可能性があります。シグナルビアのリターンロスを小さくするには、アンチパッドサイズ、パッドサイズ、ビアバレルなどのビアパッドスタックの影響を理解する必要があります。
多数の伝送線路セクションにわたってこれらの機能を手動でパラメータ化および解析する場合、非常に時間がかかるだけではなく、エラーも発生しやすくなります。自動化することで、これらのタスクをわずかな時間で完了できます。PyAEDTを使用すると、Ansys Electronics Data Base（EDB）APIにアクセスしてパラメータ化プロセスをスクリプト化することができます。これにより、ジオメトリを迅速に変更し、製造公差がパフォーマンスに与える影響を評価できます。この機能により、設計プロセスが高速化されるだけでなく、包括的な設計バリエーションの検討が可能になり、よりロバストな設計につながります。
設計機能のパラメータ化と解析を自動化することで、エンジニアはより幅広い設計可能性を効率的に検討し、パフォーマンスを最適化し、設計が製造要件を満たしていることを確認できます。この合理化されたアプローチにより、コストのかかる設計エラーのリスクが軽減され、全体的な設計品質が向上します。
3．テープアウトと生産前にリスクを最小化
SI/PI設計における自動化の3つ目のメリットは、テープアウトおよび生産前にリスクを最小限に抑えることです。エレクトロニクス業界では、設計段階でのミスは、コストのかかる再作業、遅延、さらには製品の故障につながる可能性があります。設計が複雑になるにつれて、厳密な検証と標準化の必要性はますます重要になります。
PyAEDTのような自動化ツールは、設計プロセスの標準化と生産性を向上させることで、これらのリスクを最小限に抑え、重要な役割を果たします。自動化されたワークフローにより、設計のインポート、前処理、メッシング、ソルバー設定、ポスト処理などの確立されたプロセスが一貫して正確に実行されるようになります。この一貫性により、エラーの確率が下がり、生産段階に移行する前に設計全体の検証が実施できるようになります。
また、複数のプロジェクトで再利用できる複雑なワークフローの開発も可能です。エンジニアは、ベストプラクティスと実証済みの手法をカプセル化する標準化されたスクリプトを作成できるため、これらのワークフローをさまざまなチームやプロジェクトに簡単に導入できます。この標準化により、生産性が向上するだけでなく、設計プロセスが業界標準およびベストプラクティスに準拠することも保証されます。
エラーのリスクを最小限に抑え、一貫性のある高品質な設計を保証することで、自動化は、コストのかかる設計の修正や遅延の可能性を減らし、テープアウトと生産の成功につなげます。
SI/PI設計にPyAEDTの自動化が採用されたことで、エレクトロニクス業界に大きなメリットがもたらされました。設計の反復を高速化し、エンジニアリングプロセスを短縮し、ジオメトリ作成を合理化し、テープアウトと生産の前にリスクを最小限に抑えることが可能となり、自動化は大きな変革をもたらしました。幅広いユーザーがシミュレーションを利用できるようになり、より複雑なワークフローや反復タスクの開発が可能になりました。今後業界が進化し続けるにつれて、SI/PI設計における自動化の役割はますます重要になり、設計プロセスのさらなるイノベーションと効率化が推進されるでしょう。
PyAEDTがエレクトロニクス設計の自動化にどのように役立つかご紹介します。
