中新網(wǎng)報道 正在上海舉辦的第二十二屆中國國際工業(yè)博覽會上，由中國科學(xué)院院士、上海交通大學(xué)副校長毛軍發(fā)和教授吳林晟研究團(tuán)隊自主研發(fā)的整套射頻EDA仿真軟件亮相上海交通大學(xué)展臺，備受關(guān)注。

工博會現(xiàn)場。上海交大供圖

射頻電路是廣泛應(yīng)用于無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)計是射頻產(chǎn)業(yè)鏈的源頭，射頻電子設(shè)計自動化(EDA)軟件是射頻電路設(shè)計的使能端，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、成果積累時間長、用戶慣性大、見效周期慢的特點。射頻EDA領(lǐng)域中國外企業(yè)起步較早，目前占據(jù)著中國市場九成以上份額。目前僅芯和半導(dǎo)體科技(上海)有限公司一家國產(chǎn)成套射頻EDA軟件供應(yīng)商。

三維射頻系統(tǒng)級封裝的協(xié)同設(shè)計。上海交大供圖

針對中國對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，與芯和半導(dǎo)體科技(上海)有限公司開展合作，在國家973項目、國家自然科學(xué)基金、國家重大專項、上海市科委科研計劃項目等的支持下，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，實現(xiàn)器件多物理、多功能自動化協(xié)同設(shè)計，并基于上述成果聯(lián)合建立了集成無源器件知識產(chǎn)權(quán)(IP)庫、研制了多款產(chǎn)品，已經(jīng)在移動通信、衛(wèi)星通訊和集成電路等多個領(lǐng)域取得推廣應(yīng)用，為中國在射頻EDA軟件領(lǐng)域打破國際封鎖做出了重要貢獻(xiàn)。

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

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

團(tuán)隊還提出了多種高效準(zhǔn)確的電磁-熱-應(yīng)力耦合多物理場仿真算法，自主研發(fā)出多物理場仿真軟件，突破了射頻封裝結(jié)構(gòu)多物理場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)過熱的問題。毛軍發(fā)院士與吳林晟教授團(tuán)隊兼顧射頻電路中電磁和熱特性，提出了元件級電熱協(xié)同混合設(shè)計方法，分析時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題。

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

團(tuán)隊進(jìn)而自主研發(fā)了一整套軟件，覆蓋了射頻濾波器等無源電路的整個設(shè)計流程，可以用于自動優(yōu)化設(shè)計，兼顧多種設(shè)計需求，也解決了高頻參數(shù)敏感性帶來的設(shè)計調(diào)試難題。團(tuán)隊使用這套軟件研制了系列化的多功能無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。

十多年來，毛軍發(fā)院士、吳林晟教授團(tuán)隊與芯和半導(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)需求和國際形勢，面向國產(chǎn)射頻EDA工具缺失短板，集中力量聯(lián)合攻關(guān)。項目團(tuán)隊成功培育出國內(nèi)唯一成套射頻EDA軟件供應(yīng)商芯和半導(dǎo)體，聯(lián)合研制出的首套國產(chǎn)射頻EDA軟件，在百余家單位應(yīng)用；基本實現(xiàn)中國射頻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伍，走出了一條射頻EDA國產(chǎn)化的產(chǎn)學(xué)研創(chuàng)新突圍之路。