法动科技EDA软件赋能宽带功率放大器设计，突破直接进行版图级优化的技术难题，全程无需人工干预
近日，法动科技联合杭州电子科技大学陈世昌教授科研团队，成功开发出基于人工智能技术的版图级优化设计流程，有效改善高频电路版图设计自动化程度低的现状，提升功率放大器性能和设计效率。
背景
功率放大器（功放）是无线通信和雷达系统的核心部件，其性能直接决定了收发机的线性度、能效水平与可靠性。典型的射频功放设计流程包括拓扑架构确定、晶体管/偏置选择、原理图设计、S参数与谐波平衡仿真、版图设计、电场磁仿真校验、物理验证（LVS&DRC）直至最终签发。当前，能支持上述完整设计流程的EDA工具平台主要有Keysight ADS，Cadence Virtuoso等。
近年来，支持宽频带工作的功放在多功能雷达、电子对抗、微波毫米波通信等领域逐渐普及。宽带功放需要系统考虑输出功率、漏极效率、线性度、带内增益波动等多个技术指标。在设计端，设计师的关注点逐渐从单目标优化向多目标优化方向发展，各类优化算法开始应用到多目标协同的综合性能评价方法中。
与此同时，随着5G、毫米波、太赫兹等应用的普及深化，射频功率放大器工作频率逐渐提升，寄生耦合效应显著，因此，能有效提取电路版图中各种寄生效应的电磁场仿真重要性愈加突出。但是，目前常用的EDA软件只支持原理图层级的优计，算法寻优结束后仍然需要在电磁场仿真器引导下进行费力耗时的版图调试。版图自动化程度的低下，深度制约了整体设计效率的提升。
版图级优化方法
在本设计案例中，通过协同多个EDA工具，成功突破传统设计无法直接进行版图级优化的技术难题。
具体流程总结如下：
整个优化过程如下图一所示，全部算法代码和软件控制通过Matlab®程序自动执行，全程无需人工干预。另外，为有效规避经典优化算法容易遭遇的局部最优陷阱，创新性采用高斯过程回归辅助预测的非支配排序遗传算法，不仅有效减少了运算次数来提高优化速度，同时排除传统算法缺陷，大幅增强了所提优化流程的通用性。
基于上述方案，仿真设计了一款频率范围覆盖2~3GHz的宽带功放。基于经典的Wolfspeed 10W GaN HEMT器件，实现全频段输出功率大于41.5dBm，功率附加效率大于60%。
后续，法动科技将进一步研发设计规则（Design Rule）约束下的版图优化程序，进一步赋能RFIC和MMIC设计。
芯片级电磁仿真设计专家：UltraEM
UltraEM：芯片级的电磁仿真设计专家，采用领先的三维全波电磁仿真技术，用于分析高速和射频/微波集成电路版图的电磁场效应。UltraEM基于多层快速多极子（MLFMM）算法，大大降低计算复杂度。同时，由于计算复杂度近似线性，对内存的需求大大降低，计算容量更大，能够仿真更大规模的集成电路，支持高达百万剖分单元的结构，特别适合于剖分单元众多的复杂电磁结构的仿真设计。
此外，UltraEM与业界领先的模拟芯片设计环境进行无缝整合。UltraEM能够用于创建参数化器件模型，支持芯片-封装‐PCB自适应精度联合仿真，并且可以和第三方工具中的原理图仿真结合，实现电磁场和电路的协同仿真，为广大的设计人员提供高精度电磁分析服务。
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解析射频放大器的9个主要性能指标
射频功率放大器（RF PA，即 radio frequency power amplifier）是各种无线发射机的重要组成部分。在发送机的前级电路中，调制振荡电路产生的射频信号的功率通常非常小，因此需要经过一系列的功率放大级进行放大，以便得到足够的射频功率，然后再提供给天线进行辐射。射频功率放大器在无线通信系统中扮演着不可或缺的角色。
电子商城
现货市场
服务
支持GSM / GPRS 等多种制式产品的射频测试，覆盖所有上行和下行的各项射频指标，包括频差、相差、调制、功率、功控、包络、邻道泄漏比、频谱、杂散、灵敏度、同道干扰、邻道干扰、互调、阻塞等等。满足CE / FCC / IC / TELEC等主流认证的射频测试需求。
实验室地址： 深圳 提交需求>
支持 3Hz ~ 26.5GHz射频信号中心频率测试；9kHz ~ 3GHz频率范围内Wi-SUN、lora、zigbee、ble和Sub-G 灵敏度测量与测试，天线阻抗测量与匹配电路调试服务。支持到场/视频直播测试，资深专家全程指导。
实验室地址： 深圳/苏州 提交需求>
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