概述

优势和特点

EM-Plug模型是一种基于EM的RF数字孪生模型,可针对高频设计,捕获RF IC在不同衬底、布局和过渡结构下的行为。此类模型拥有轻量化、模块化的特点,而且具备精确的EM级建模能力。

3D PCB model with connector and RF trace cross-section diagram.

  • 意义所在:匹配和带宽会随着衬底和布局的变化而变化,仅靠S参数无法完全捕获此类变化的影响。
  • 盲区:S参数将参考平面置于芯片边界或50Ω走线处,导致与衬底和过渡结构相关的行为特性发生在参考平面之后,不在仿真范围内。
  • 改进之处:EM-Plug模型将过渡结构行为纳入仿真,不再需要依靠“试错法”来测试PCB。
  • CAD工具支持:EM-Plug模型适用于ANSYS HFSS。模式未加密,可根据需要导入到其它3D EM解算器中。

兼容部件列表上次更新时间:2026年5月7日。

EM-Plug简介及工作原理

EM-Plug模型在片上参考平面处将固有RF内核与经EM建模的接口分离。EM-Plug模型的3D EM仿真与RF内核相结合,可完整表征布局中的行为。

  • RF内核:RF IC的固有/内核行为
  • EM-Plug:芯片至衬底的接口EM模型,包含过渡结构(布局)。
  • 组合模型:输入端EM-Plug + RF内核 + 输出端EM-Plug = 完整的RF行为。

RF circuit diagram combining 3D EM-plugs and RF-core.

涵盖多种集成形式的封装和过渡结构示例。

EM-Plug模型的优势

  • 免去PCB试错测试:无需搭建测试板或夹具,即可进行匹配和过渡结构优化,从而提高一次通过率。
  • 轻量、实用的仿真:相比全芯片加密EM模型,迭代更快(耗时从数小时缩短至数分钟)、更便捷。

EM Plug

3D render of a green PCB with components on a blue interposer.
  • 芯片到PCB的过渡结构
  • 基于仿真与测量
  • 总体设计时间短
  • 无IP限制
  • 不依赖特定工具
  • 无需大量计算

全波EM模型

3D stacked chip on interposer with vertical connections.
  • 完整的芯片和PCB过渡结构
  • 基于仿真
  • 仿真时间长
  • 需要加密,涉及IP
  • 因加密而不依赖特定工具
  • 需要大量计算

矩阵板

Analog Devices ADRF5032 characterization board.
  • 矩阵板
  • 基于测量
  • 制造时间
  • 无IP限制
  • 需要熟练使用PCB工具
  • 制造成本

EM-Plug模型 vs 全波EM模型 vs 矩阵板(工作流比较)。


  • 模块化设计探索: 可分析多种过渡结构和PCB叠层。

PCB stack-up comparison: 8 mil, 4 mil without.

  • 捕获所有关键变量:焊盘图案、叠层(厚度/εr)、共面波导/微带线/带状线、焊料/阻焊层、贴装/键合线。

Coplanar Waveguide, Microstrip, and Stripline transmission lines.

使用EM扫描来评估实现方案的敏感度,并在设计前期完成优化。