电磁场仿真 | ChatGPT请回答，我想和你聊聊

作者：周小侠 | Ansys高级应用工程师

最近引发热潮的ChatGPT AI对话程序，是由OpenAI发布的大型语言模型，在各个领域都带来了新思想新突破。那么，ChatGPT对于我们从事电磁场仿真工程师有什么样的启发呢？所以笔者尝试和它聊了聊，我们一起来检验它的实力吧。

先来问问我们吃饭的工具有哪些？

1. 业界主流的电磁场仿真软件有哪些？

常见的电磁场仿真软件有：ANSYS HFSS， CST Studio Suite，COMSOL Multiphysics，NI AWR Design Environment，Keysight ADS， Altair Electromagnetic Professional， LAMBDA GnuEM， Remcom XFDTD，IntelliSuite， Ansoft Designer等。

排第一个的就是大名鼎鼎的HFSS啊！传说中它是电磁场仿真软件的黄金标准，凭什么呢？

2. 为什么说HFSS是电磁场仿真软件的Golden？

HFSS是High Frequency Structure Simulator的缩写，是电磁场仿真软件的佼佼者。其原因有以下几点：

1. 功能强大：HFSS支持多种电磁场仿真方法，如有限元法，有限差分法等，可以模拟各种复杂的电磁场环境。

2. 精度高：HFSS仿真精度高，可以提供准确的结果，帮助工程师进行有效的设计决策。

3. 易于使用：HFSS具有友好的图形界面和易于使用的工具，使用户能够快速模拟和分析电磁场。

4. 生态系统完善：HFSS与其他电磁场仿真软件，如Icepak，以及CAD工具，如Pro/Engineer等的集成使得它在电磁场仿真领域的生态系统十分完善。

因此，HFSS被誉为电磁场仿真软件的Golden，是行业内的领先产品。

Ansys HFSS果然是业界老将，黄金标准名副其实。不过当今的信号频率越来越高，规模越来越大，HFSS是否会固步自封，躺在过去的荣耀上吃老本呢？我们来看看ChatGPT的见解~

3. HFSS目前有些什么特性，能提高高速仿真的速度和精度？

HFSS作为一款高级电磁场仿真软件，具有以下特性，以提高高速仿真的速度和精度：

1. 多物理场耦合：HFSS支持多物理场耦合，如电磁场、热场、力学场等，以更好地模拟真实情况。

2. 多尺度分析：HFSS支持多尺度分析，以适用于不同尺度的仿真，提高仿真精度。

3. 多频域分析：HFSS支持多频域分析，以适用于不同频率的仿真，提高仿真精度。

4. 高效算法：HFSS采用了高效的计算算法，如有限元法、有限差分法等，以提高仿真速度。

5. 并行计算：HFSS支持并行计算，以利用多核计算机的强大计算能力，提高仿真速度。

6. 先进的剖分技术：HFSS采用了先进的剖分技术，以提高仿真精度和效率。

通过这些特性，HFSS能够在保证仿真精度的同时提高仿真速度，为用户提供高效精准的电磁场仿真解决方案。

ChatGPT该不会在Ansys卧底吧，确实都说到了重点：多物理场是Ansys的独门绝技；多尺度不是这两年大火的网格融合（Mesh Fusion）核聚变吗？多频域则是宽带快速扫频；还有Phi+这个快速仿真层叠结构+3D结构的黑科技，把网格剖分做到了极致。

果然是老当益壮，愈久弥新！

毋庸置疑，当下最热门行业都离不开两个关键词：AI和芯片，这就来问问AI芯片设计需要注意哪些？

4. AI芯片设计的要点有哪些？

在AI芯片设计中，需要考虑以下几个关键点：

1. 功耗和性能优化

2. 热管理

3. 高速低功耗信号完整性

4. 电磁兼容性 (EMC) 和电磁干扰 (EMI) 管理

5. 电路和系统级优化和验证

6. 可靠性和长寿命

7. 与其他系统组件的集成

8. 成本效益和生产可行性

9. 符合行业标准和法规。

1和2就是功耗和热，很显然热对AI芯片很关键。众所周知，电产生热，电-热仿真已经很成熟。但热对电的影响，特别是对高速信号的影响，就少有人考虑了。来看ChatGPT如何回应？

5. 在仿真大功率AI芯片的高速电路时时，如何考虑温度对信号S参数的影响？

在仿真大功率 AI 芯片的高速电路时，温度对信号 S 参数的影响需要通过电热耦合仿真来考虑。这需要使用电子产品热分析软件（如 Icepak）来预测热源的分布，并将热效应与电磁场仿真（如 HFSS）相结合。在考虑温度效应时，还需要考虑芯片结构，材料性质和制造工艺等因素，以确保仿真结果的准确性。

总体来看，这次ChatGPT拿捏了这种场景下的基本步骤，而实际操作时会涉及更多细节，具体操作流程（教程、flow文档）直接找Ansys工程师就可以拿到。

现在，我们来看一看ChatGPT的场景实战，它将如何应对？

6. 同时仿真PCB + PKG + Interposer时，网格剖分跨了三个维度，有什么技术能很好的处理吗？

当仿真 PCB + PKG + Interposer 时，网格剖分跨了三个维度，这需要使用能够处理复杂电磁场结构的软件来解决。HFSS 电磁场仿真软件具有网格融合（Mesh Fusion）技术，可以很好地处理这种情况，并且在保证仿真精度的同时加速仿真运算。在使用网格融合技术时，仍需要考虑许多因素，如设计布局、电学要求和计算资源等，以确保仿真结果的准确性。

另外，我们的客户经常会碰到的问题是扫频失败，而通常系统提示只是让咨询Ansys Support技术支持团队。

7. HFSS仿真时，提示扫频失败：“Sweep failed” ，有什么可能的原因？

"Sweep failed" 是HFSS扫频失败的错误提示。这个错误可能由以下原因导致：

1. 网格问题：网格不足够细，或者在网格细化的过程中出现了问题。

2. 计算频率范围的问题：设置的频率范围不合理，例如计算频率过高。

3. 模拟参数设置问题：在HFSS中的仿真参数设置不当，如基准面等。

4. 计算机硬件问题：硬件配置不足，如内存，硬盘空间不足。

如果遇到这样的问题，可以考虑以上因素，并通过检查仿真参数，网格和计算机硬件等来修复错误。

这个回答非常完整贴心了，用户基本上可以按图索骥，就能找到错误原因。没想到ChatGPT也是售后技术支持的最佳担当啊，智能FAQ认证√

现在网络上不断有人对ChatGPT的代码能力进行验证，并例证其功能的强大。这不，手上正好有个SIwave后处理的问题：想把一溜下来的结果数据转换为Pin Map的矩阵形式。来看看ChatGPT交的作业

8. SIwave仿真得出的Pin电流数据为*.csv格式，其中第一列为Via名字，第三列为电流值，第四列为Pin的X坐标，第五列为Y坐标。请用Python生成程序，生成一个Pin Map形式的*.csv文件。即左边为Pin名字的矩阵，按照其X和Y坐标排列。右边为电流值的矩阵，也按照其X和Y坐标排列。

这段代码先使用csv模块读取原始的*.csv文件，然后使用sorted函数将每一行的数据按照X坐标和Y坐标的值进行排序。接下来，使用列表推导式分别获取Pin名字和电流值。最后，使用csv模块写入新的*.csv文件，并且按照排序后的顺序写入Pin名字和电流值。

由此看来ChatGPT已经把基本逻辑和实现方法给出了，所以我们只需要把这个代码略微修改，就能实现我们的目的。

另外，当前正处于毕业季，如果你是一名电磁场专业的学生，想要找寻一个最热门的就业方向，或许你可以通过ChatGPT找找答案~

9. 请列出适合电磁场专业毕业生，最热门的几个行业。

作为一名电磁场专业的毕业生，我认为适合我们的行业包括：

1. 通信和电子行业：包括5G技术、服务器、移动设备等。

2. 汽车电子行业：包括自动驾驶技术、电动汽车等。

3. 电力和能源行业：包括电力系统设计、风能和太阳能发电等。

4. 医疗器械和生物技术行业：包括医疗仪器、生物传感器等。

5. 航空航天和国防行业：包括飞机设计、卫星技术等。

嗯回答得不错，基本上都涵盖了。

如今智能驾驶领域也非常热门，进入汽车芯片行业或许是个不错的选择，那它对技能有哪些要求呢？

10. 一个电磁场专业的毕业生，需要具备哪些技能，才能进入汽车芯片行业？

如果要进入汽车芯片行业，作为电磁场专业的毕业生，我认为您需要具备以下技能：

1. 电磁场理论：对电磁场的基本原理和方程有深入的了解。

2. 电磁仿真技能：熟练操作电磁场仿真软件，如HFSS。

3. 电热耦合仿真技能：掌握电子产品热分析软件，如Icepak。

4. 汽车电子知识：对汽车电子系统的基本原理和设计有扎实的了解。

5. 团队合作能力：能够与其他工程师和专业人员合作，以完成复杂的项目。

6. 学习能力：能够不断学习和提高自己的技能，适应行业的变化和发展。

没错，HFSS在电磁场行业大名鼎鼎，一直也被称为是业界的黄金标准。对电磁场专业学生来说，学会HFSS走遍天下都不怕。希望各位同学能够掌握扎实的理论知识，持续修炼自己的各项技能，找到理想的工作。

本次评估到此结束，以上是笔者初试ChatGPT的一些体验，供参考。这也让我不禁想起ChatGPT曾经说过：AI will not replace you. A person who's using AI will replace you，希望大家可以在实际工作学习中尝试探索更多电磁仿真领域的不同解，期待广大用户发掘出ChatGPT在电磁场仿真方面的妙招。