Sim4Life ESD 工具介绍

在 Sim4Life 软体中，内建了一个专门用于静电放电(Electrostatic Discharge, ESD)分析的演算法，称为 ESD 工具。这个工具的典型应用之一，是用于评估印刷电路板(PCB) 对 ESD 的敏感度。这类模拟工作通常相当具挑战性，主要原因包括:

1. 商用 CAD 模型通常几何结构非常复杂
2. ESD 讯号本身具有较长的持续时间

除此之外，若待分析的结构具有像是高 Q 值谐振器这样的特性，系统内部的能量会长时间储存，使得传统的 FDTD (时域有限差分) 模拟方法在这类情境下效率低下。这是因为 FDTD 必须模拟足够长的时间，直到所有储能耗散，才能准确获得系统响应，而这会大幅延长整体模拟时间。 

为了解决上述问题，信号处理领域的技术被引入来估算系统的频率响应，当中包括: 

1. Prony 方法
2. ARMA (Auto-Regressive Moving-Average，自回归移动平均)方法

根据 Yang 等人的研究(可参考 Sim4Life 使用手册中 2.5.1.3: ARMA - Auto-Regressive Moving-Average Estimator 所列的文献)，ARMA 方法在模拟效率与频率响应精度方面均优于 Prony 方法。因此，在 Sim4Life 中的 ESD 分析模拟流程，是建立在 ARMA 技术的频率响应估算基础上。 

在传统作法中，为了观察系统对 ESD 讯号的反应，必须直接输入完整的 ESD 脉冲来进行模拟，但这样会消耗大量时间与资源。而 Sim4Life 透过 ARMA 技术的应用，模拟效率可以大幅提升，其流程大致如下: 

• 仅需进行一次模拟，输入一个高斯调变(Gaussian modulated)脉冲，此脉冲讯号短、频谱宽，能有效激发系统的主要响应
• 根据模拟所得的输出与输入信号，利用 ARMA 演算法推导出整个系统的频率传递函数(Transfer Function)
•  一旦取得传输函数，即可在不需再次模拟的情况下，预测系统对任意输入讯号(例如: 真实的 ESD 脉冲)的频率响应与时域行为

2. 模拟

•  使用 FDTD 求解器来进行宽频电磁模拟，同时设置 2D 插值场感测器