在Cadence公司剛剛發(fā)布的Sigrity^? 2018版本中，介紹了全新的三維建模與電磁場仿真工具——3D Workbench。它具有當(dāng)前市場上主流3D CAD 產(chǎn)品的用戶界面（GUI），采用了經(jīng)業(yè)界多年驗(yàn)證的PowerSI^? 3D-EM仿真引擎（Engine）與多樣且高效的網(wǎng)格劃分（Mesh）選項(xiàng) 。

它的出現(xiàn)彌補(bǔ)了機(jī)械與電氣仿真領(lǐng)域的隔閡。通過支持機(jī)械設(shè)計(jì)導(dǎo)入， 3D Workbench可在同一仿真模型中融合機(jī)械部件（如連接器、插座、接口等）與PCB、IC封裝，從而對整個(gè)電氣連接系統(tǒng)作通盤考慮，精確分析其他仿真工具所忽略的連接點(diǎn)、接觸等對整個(gè)信號鏈路的傳輸特性影響，產(chǎn)品開發(fā)團(tuán)隊(duì)自此可以實(shí)現(xiàn)跨多板信號的快速精準(zhǔn)分析。

3D Workbench作為Cadence首款支持3D CAD三維電磁場工具，可以與同屬Cadence 旗下的Sigrity 、Allegro^?等其他仿真與設(shè)計(jì)平臺(tái)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)互通與設(shè)計(jì)仿真無縫結(jié)合。較當(dāng)前市場上依賴第三方數(shù)據(jù)與模型轉(zhuǎn)換的的其他三維電磁場仿真工具而言，3D Workbench 可提供效率更高、出錯(cuò)率更低的解決方案，大幅縮短設(shè)計(jì)-仿真周期的同時(shí)降低設(shè)計(jì)失誤風(fēng)險(xiǎn)。

那么， 3D Workbench到底具有怎樣的功能特點(diǎn)，在實(shí)際操作中又將如何應(yīng)用呢？小編請來最早接觸并使用到這個(gè)新工具的同事龐誠來為大家詳細(xì)解說該工具的四大功能：3D Workbench的建模界面與模型導(dǎo)入、網(wǎng)格化分選項(xiàng)、參數(shù)掃描仿真與分析，以及全功能腳本命令（Tcl）錄制與回放，并向大家圖示展示3D Workbench的基本工作流程。

3D Workbench工具特點(diǎn)

3D Workbench 具備當(dāng)前主流的3D CAD工具的建模界面。具有三維模型界面（三維坐標(biāo)軸與建模網(wǎng)格）、工程樹、幾何體構(gòu)建工具以及布爾運(yùn)算工具等。如下圖所示，該建模界面由上方的菜單欄和工具欄、下方的Tcl命令窗口和信息輸出窗口、左側(cè)的“工程樹”面板和“實(shí)體屬性”面板，以及占據(jù)主要位置的三維模型界面構(gòu)成。

用戶可以在三維模型界面中創(chuàng)建或?qū)?dǎo)入的模型做修改，并且利用3D Workbench提供的諸多方便的實(shí)用程序，完成材料編輯、邊界設(shè)置、端口設(shè)置等一系列仿真模型定義工作。

作為Cadence 公司Sigrity品牌下的新成員，三維建模與電磁場分析工具——3D Workbench支持來自Cadence其他工具的PCB/封裝設(shè)計(jì)文件（如brd，sip等）、IC設(shè)計(jì)文件（如gds等）以及模型文件（如spd，psix等）的模型導(dǎo)入。除此之外, 3D Workbench也支持導(dǎo)入來自于第三方（如 PADS，Zuken等）的設(shè)計(jì)文件。更重要的是，3D Workbench支持sat，stp，step等格式的機(jī)械設(shè)計(jì)文件導(dǎo)入，從而實(shí)現(xiàn)跨領(lǐng)域的模型構(gòu)建與仿真。

3D Workbench提供了Sigma Mesh 與 D Mesh 兩大類網(wǎng)格劃分算法，采用四面體網(wǎng)格單元對求解區(qū)域內(nèi)所設(shè)定的電磁場問題進(jìn)行求解。在初始網(wǎng)格劃定并求解后， 3D Workbench會(huì)根據(jù)預(yù)先設(shè)定的收斂標(biāo)準(zhǔn)，對不符合誤差設(shè)定的區(qū)域做網(wǎng)格精煉，最終獲得符合收斂標(biāo)準(zhǔn)的仿真結(jié)果。

除上述兩大類網(wǎng)格算法外， 3D Workbench還提供了‘基于全局(Global) ’、‘基于局部(Local Map)’以及‘全局粗糙(Coarse)’三種網(wǎng)格劃分子策略，以及‘信號線最大網(wǎng)格長度(Signal net max edge length)’，‘網(wǎng)格播種(Mesh Seeding)’等子選項(xiàng)，適用于多種電磁場仿真場景。

與其他第三方三維電磁場仿真軟件相比， 3D Workbench提供的網(wǎng)格算法清晰透明，用戶可以設(shè)定初始網(wǎng)格的粗糙程度，甚至可以具體到特定網(wǎng)絡(luò)、特定實(shí)體的網(wǎng)格尺寸。

3D Workbench更可以根據(jù)不同設(shè)計(jì)需求，選擇不同的算法：

• 需要對模型求解區(qū)域作整體快速粗略估計(jì)，選擇Sigma Mesh算法或D Mesh算法中的 ‘Coarse’子選項(xiàng)

• 需要對模型求解區(qū)域內(nèi)的信號網(wǎng)絡(luò)做精細(xì)分析，選擇Sigma Mesh算法或D Mesh算法中的 ‘Local Map’子選項(xiàng)，并根據(jù)信號線尺度、求解波長等參量對 ‘信號線最大網(wǎng)格長度 (Signal net max edge length)’做適當(dāng)設(shè)置。信號網(wǎng)絡(luò)會(huì)以該值為最大網(wǎng)格邊長做初始網(wǎng)格劃分

• 需要對模型求解區(qū)域內(nèi)的某一條或某幾條信號線做精細(xì)分析，選擇D Mesh算法中的 ‘Local Map’子選項(xiàng)，并根據(jù)該信號線尺度、求解波長等參量對該信號線的表面網(wǎng)格播種值 (Seeding Value) 做適當(dāng)設(shè)置。這些信號線會(huì)以該值為最大網(wǎng)格邊長做初始網(wǎng)格劃分

• 需要對模型求解區(qū)域全局做精確分析，選擇D Mesh算法中的 ‘Global’子選項(xiàng)，網(wǎng)格算法會(huì)以求解區(qū)域內(nèi)的最小結(jié)構(gòu)為參考并結(jié)合求解波長做初始網(wǎng)格剖分，以犧牲部分計(jì)算資源與時(shí)間來換取對模型全局的仿真精度

以下是不同仿真場景的簡單對比，用戶可以根據(jù)需求選擇最合適的仿真方式：

通過內(nèi)置的 Sweeping Analyzer實(shí)用程序，用戶可以對特定的模型參數(shù)（包括尺寸參數(shù)，位置參數(shù)等）在一定范圍內(nèi)做掃描分析。

其次，設(shè)置參數(shù)掃描方案。用戶可以設(shè)置單一參數(shù)、多個(gè)參數(shù)以及組合參數(shù)的掃描方案。

然后，選擇參數(shù)掃描仿真（Start Sweeping Simulation）。上述參數(shù)掃描方案中的子案例（Case）會(huì)依次生成并自動(dòng)進(jìn)入仿真隊(duì)列進(jìn)行仿真。

最后， 待所有子案例仿真完成，通過選擇‘Result Summary’可以一次性在BNPViewer中觀察所有掃描子案例的S參數(shù)結(jié)果，方便做結(jié)果篩選與對比分析。

即用戶在3D Workbench 界面上的所有操作均可以以Tcl腳本語言的方式記錄下來，并且該腳本可以為用戶所編輯并在3D Workbench中做回放。

全功能腳本命令的支持對復(fù)雜模型的建立與重構(gòu)帶來了極大的便利。

3D Workbench案例演示

現(xiàn)在來向大家展示3D Workbench基本的工作流程。本案例包含了PCB設(shè)計(jì)文件與機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)文件的聯(lián)合導(dǎo)入與模型融合，并展示了模型修正、材料設(shè)置、端口與邊界設(shè)置、仿真設(shè)置等基本的工作步驟。

啟動(dòng)3DWorkbench，新建一個(gè)Project并通過Import導(dǎo)入PCB模型（.spd文件）

為SMA機(jī)械設(shè)計(jì)模型創(chuàng)建一個(gè)新的 ‘用戶坐標(biāo)系’

通過Import導(dǎo)入SMA的機(jī)械設(shè)計(jì)模型

通過調(diào)整 ‘用戶坐標(biāo)系’參數(shù)，使PCB模型與SMA模型在物理上 ‘對準(zhǔn)’并在特定點(diǎn) ‘接合’

為SMA模型中的實(shí)體設(shè)置 ‘屬性’（材料，網(wǎng)絡(luò)名，網(wǎng)絡(luò)類型等）

分別在PCB端與SMA端添加端口

設(shè)置仿真邊界條件（通過調(diào)整原屬于PCB模型的邊界條件實(shí)現(xiàn)）

設(shè)置仿真選項(xiàng)（頻率設(shè)置，求解設(shè)置，網(wǎng)格設(shè)置等

啟動(dòng)仿真，完成后查看仿真結(jié)果