中新網(wǎng)報(bào)道 正在上海舉辦的第二十二屆中國(guó)國(guó)際工業(yè)博覽會(huì)上，由中國(guó)科學(xué)院院士、上海交通大學(xué)副校長(zhǎng)毛軍發(fā)和教授吳林晟研究團(tuán)隊(duì)自主研發(fā)的整套射頻EDA仿真軟件亮相上海交通大學(xué)展臺(tái)，備受關(guān)注。

工博會(huì)現(xiàn)場(chǎng)。上海交大供圖

射頻電路是廣泛應(yīng)用于無(wú)線通信中的集成電路，上至衛(wèi)星通信，下至手機(jī)、WiFi、共享單車，處處都有射頻電路的身影。

設(shè)計(jì)是射頻產(chǎn)業(yè)鏈的源頭，射頻電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化(EDA)軟件是射頻電路設(shè)計(jì)的使能端，也是射頻產(chǎn)業(yè)的重要基石。但射頻EDA具有技術(shù)門檻高、難度大、成果積累時(shí)間長(zhǎng)、用戶慣性大、見(jiàn)效周期慢的特點(diǎn)。射頻EDA領(lǐng)域中國(guó)外企業(yè)起步較早，目前占據(jù)著中國(guó)市場(chǎng)九成以上份額。目前僅芯和半導(dǎo)體科技(上海)有限公司一家國(guó)產(chǎn)成套射頻EDA軟件供應(yīng)商。

三維射頻系統(tǒng)級(jí)封裝的協(xié)同設(shè)計(jì)。上海交大供圖

針對(duì)中國(guó)對(duì)自主可控的射頻電路EDA軟件的迫切需求，毛軍發(fā)院士和吳林晟教授研究團(tuán)隊(duì)，與芯和半導(dǎo)體科技(上海)有限公司開(kāi)展合作，在國(guó)家973項(xiàng)目、國(guó)家自然科學(xué)基金、國(guó)家重大專項(xiàng)、上海市科委科研計(jì)劃項(xiàng)目等的支持下，提出了高效的電磁和多物理仿真建模算法，自主研發(fā)仿真軟件，實(shí)現(xiàn)器件多物理、多功能自動(dòng)化協(xié)同設(shè)計(jì)，并基于上述成果聯(lián)合建立了集成無(wú)源器件知識(shí)產(chǎn)權(quán)(IP)庫(kù)、研制了多款產(chǎn)品，已經(jīng)在移動(dòng)通信、衛(wèi)星通訊和集成電路等多個(gè)領(lǐng)域取得推廣應(yīng)用，為中國(guó)在射頻EDA軟件領(lǐng)域打破國(guó)際封鎖做出了重要貢獻(xiàn)。

據(jù)介紹，目前國(guó)際主流射頻EDA軟件主要有Cadence、ADS等，這些國(guó)外軟件了壟斷了市場(chǎng)的絕大部分，但也存在著在分析射頻電路時(shí)消耗資源大、效率低、建模難度大等問(wèn)題。

考慮到當(dāng)前EDA軟件的不足，上海交通大學(xué)團(tuán)隊(duì)提出了基于廣義傳輸矩陣的精確高效電磁場(chǎng)分析算法和電磁-熱-應(yīng)力耦合多物理場(chǎng)仿真算法，聯(lián)合研制出首套國(guó)產(chǎn)射頻電路芯片-三維封裝聯(lián)合電磁場(chǎng)仿真建模商用軟件。該軟件可以解決芯片級(jí)封裝的跨尺度仿真問(wèn)題，可以高效精確地實(shí)現(xiàn)跨越從納米到厘米7個(gè)數(shù)量級(jí)的電磁仿真，仿真效率比現(xiàn)有仿真工具提高10倍以上。

團(tuán)隊(duì)還提出了多種高效準(zhǔn)確的電磁-熱-應(yīng)力耦合多物理場(chǎng)仿真算法，自主研發(fā)出多物理場(chǎng)仿真軟件，突破了射頻封裝結(jié)構(gòu)多物理場(chǎng)的精確高效仿真技術(shù)瓶頸。該軟件的仿真效率比目前的主流商用軟件提高了幾十倍，占用內(nèi)存明顯減小。

多家行業(yè)龍頭企業(yè)將上述兩種軟件應(yīng)用到產(chǎn)品研發(fā)中，大幅縮短研制周期，降低研發(fā)成本，設(shè)計(jì)得到的產(chǎn)品綜合性能和可靠性得到顯著的改善。

功耗低、尺寸小、散熱快是射頻電路希望達(dá)到的目標(biāo)，但是減小尺寸很容易導(dǎo)致高功率電路出現(xiàn)過(guò)熱的問(wèn)題。毛軍發(fā)院士與吳林晟教授團(tuán)隊(duì)兼顧射頻電路中電磁和熱特性，提出了元件級(jí)電熱協(xié)同混合設(shè)計(jì)方法，分析時(shí)間與商用軟件相比提升20倍以上，該技術(shù)用于優(yōu)化高功率芯片在無(wú)源電路和封裝表面的貼裝位置，可使電路最大溫升降低30%，有效解決了電路的散熱問(wèn)題。

射頻電路中有大量不同功能的無(wú)源元件和天線結(jié)構(gòu)，為了實(shí)現(xiàn)電路尺寸的減小而單純縮小特定元件尺寸通常會(huì)引起性能變差，毛軍發(fā)院士與吳林晟教授團(tuán)隊(duì)實(shí)現(xiàn)了將6個(gè)傳統(tǒng)元件融合為1個(gè)元件的突破，顯著簡(jiǎn)化了射頻系統(tǒng)架構(gòu)，大幅降低整個(gè)系統(tǒng)的尺寸和損耗。

團(tuán)隊(duì)進(jìn)而自主研發(fā)了一整套軟件，覆蓋了射頻濾波器等無(wú)源電路的整個(gè)設(shè)計(jì)流程，可以用于自動(dòng)優(yōu)化設(shè)計(jì)，兼顧多種設(shè)計(jì)需求，也解決了高頻參數(shù)敏感性帶來(lái)的設(shè)計(jì)調(diào)試難題。團(tuán)隊(duì)使用這套軟件研制了系列化的多功能無(wú)源元件和毫米波濾波天線陣列，2017年獲華為優(yōu)秀合作貢獻(xiàn)獎(jiǎng)。

十多年來(lái)，毛軍發(fā)院士、吳林晟教授團(tuán)隊(duì)與芯和半導(dǎo)體科技(上海)有限公司一直保持密切合作，瞄準(zhǔn)當(dāng)前緊迫的技術(shù)需求和國(guó)際形勢(shì)，面向國(guó)產(chǎn)射頻EDA工具缺失短板，集中力量聯(lián)合攻關(guān)。項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)成功培育出國(guó)內(nèi)唯一成套射頻EDA軟件供應(yīng)商芯和半導(dǎo)體，聯(lián)合研制出的首套國(guó)產(chǎn)射頻EDA軟件，在百余家單位應(yīng)用；基本實(shí)現(xiàn)中國(guó)射頻EDA軟件的自主可控，促進(jìn)射頻行業(yè)發(fā)展；培養(yǎng)了一支高層次人才隊(duì)伍，走出了一條射頻EDA國(guó)產(chǎn)化的產(chǎn)學(xué)研創(chuàng)新突圍之路。