EMOptimizer?憑借自主創(chuàng)新的快速電磁仿真與優(yōu)化引擎，在射頻（RF）集成無源器件設(shè)計領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)了前所未有的效率提升。其獨(dú)特算法架構(gòu)打破傳統(tǒng)電磁仿真耗時長、優(yōu)化效率低的瓶頸，使設(shè)計人員能夠在更短時間內(nèi)完成高精度建模與優(yōu)化迭代，大幅縮短產(chǎn)品研發(fā)周期。
基于IP的“可復(fù)用”理念歷來是數(shù)字電路設(shè)計的核心優(yōu)勢之一，不僅極大提升了設(shè)計效率和靈活性，更從根本上加速了全球數(shù)字電路技術(shù)的快速演進(jìn)。
而在射頻設(shè)計優(yōu)化過程中，“參數(shù)化”建模方法則為突破非常耗時的傳統(tǒng)電磁仿真迭代瓶頸的關(guān)鍵利器，可以顯著提升設(shè)計探索與優(yōu)化的效率。
自2017年起，法動科技率先將“可復(fù)用”與“參數(shù)化”兩大核心理念創(chuàng)造性引入射頻集成無源芯片設(shè)計領(lǐng)域，開啟了對這一創(chuàng)新設(shè)計范式的系統(tǒng)研究，并取得重要專利突破。這一技術(shù)成果分別于2021年12月07日（中國）、2024年7月30日（中國）和2025年1月14日（美國）獲得國家發(fā)明專利授權(quán)，標(biāo)志著法動科技在全球范圍內(nèi)首創(chuàng)并確立了集成無源芯片“快速仿真”與“快速優(yōu)化”的技術(shù)發(fā)展路線，有效破解長期以來困擾行業(yè)的設(shè)計效率與精度難題。
作為這一創(chuàng)新體系的集大成者，商用EDA軟件EMOptimizer?應(yīng)運(yùn)而生。它不僅是上述研究成果的重要里程碑，更是模擬/射頻集成電路設(shè)計流程的一次革命性重塑。通過將可復(fù)用機(jī)制、參數(shù)化模型與高性能優(yōu)化算法深度融合，EMOptimizer?大幅提升了設(shè)計閉環(huán)效率，顯著降低了流片風(fēng)險和開發(fā)成本。
在2025年4月舉辦的專業(yè)論壇上，法動科技曹芽子博士以《射頻集成無源芯片設(shè)計及AI技術(shù)在無源器件設(shè)計中的應(yīng)用》為題，系統(tǒng)地闡述EMOptimizer?的核心原理、技術(shù)路徑與產(chǎn)業(yè)化成果，引起業(yè)界廣泛關(guān)注與高度評價。
EMOptimizer?專利及其人工智能（AI）技術(shù)
EMOptimizer?主要基于兩項法動科技自主研發(fā)的發(fā)明專利技術(shù)：1）“一種基于人工智能的電磁仿真方法及其電磁大腦”，專利號: ZL201711439836.1，2017年12月27日申請，2021年12月07日授權(quán)（授權(quán)公告號：CN108182316B）；2）“一種模擬電路的快速仿真優(yōu)化方法及其系統(tǒng)”，專利號: ZL202210439728.9，2022年4月25日申請，2024年07月30日授權(quán)（授權(quán)公告號：CN114611449B）。同時詳見美國專利（U.S. Patent）, “Quick simulation and optimization method and system for analog circuits”，專利號: US 12,197,839, 2024年9月3日申請，2025年1月14日授權(quán)。這兩項授權(quán)發(fā)明專利技術(shù)已經(jīng)在法動科技的商用產(chǎn)品EMOptimizer?中實現(xiàn)。
依托這兩項授權(quán)發(fā)明專利，法動科技創(chuàng)新性地將數(shù)字集成電路設(shè)計思想與人工智能（AI）建模技術(shù)深度融合，構(gòu)建出適用于射頻集成無源芯片設(shè)計的新一代設(shè)計范式。通過全球領(lǐng)先的電磁計算引擎——UltraEM?，實現(xiàn)高精度全波仿真與參數(shù)建模，為AI算法提供高質(zhì)量訓(xùn)練數(shù)據(jù)。
法動科技進(jìn)一步構(gòu)建了一套標(biāo)準(zhǔn)化的射頻庫單元，并借助AI技術(shù)完成高維參數(shù)空間的建模訓(xùn)練。這一創(chuàng)新體系使得設(shè)計過程中的核心器件可以“模塊化”和“可復(fù)用”，顯著提升設(shè)計的標(biāo)準(zhǔn)化程度與遷移能力。
依托這一技術(shù)體系，設(shè)計人員可直接調(diào)用訓(xùn)練好的標(biāo)準(zhǔn)化單元，跳過傳統(tǒng)電磁仿真中每次迭代都需重新建模與仿真的耗時過程，大幅加快仿真與優(yōu)化流程，實現(xiàn)真正意義上的快速仿真與快速優(yōu)化設(shè)計。
這一突破性的設(shè)計思路，將現(xiàn)有射頻IC設(shè)計效率提升至千倍以上，為5G通信、Wi-Fi、毫米波雷達(dá)、物聯(lián)網(wǎng)等高頻應(yīng)用場景帶來了顛覆式的設(shè)計能力提升，也為射頻EDA產(chǎn)業(yè)的未來發(fā)展注入了強(qiáng)大動能。
EMOptimizer?解決
集成無源芯片設(shè)計痛點(diǎn)與發(fā)展思路
1.集成無源芯片設(shè)計痛點(diǎn)。集成無源芯片設(shè)計像蓋房子，每次都得從挖泥巴、燒磚頭開始，效率極低——這就是傳統(tǒng)集成無源芯片的設(shè)計困境。最大的痛點(diǎn)在于缺乏像樂高積木一樣的“標(biāo)準(zhǔn)磚塊”或“預(yù)制板”（即標(biāo)準(zhǔn)化的、可復(fù)用的單元庫/IP）。設(shè)計每個元件都像從頭和泥巴，高度依賴工程師經(jīng)驗和繁瑣的電磁仿真，耗時耗力。
2.集成無源芯片設(shè)計痛點(diǎn)與發(fā)展思路。面對痛點(diǎn)如何突破呢？只能向成熟的數(shù)字芯片設(shè)計取經(jīng)！核心思路是引入“預(yù)制化”思路。
2.1建立“磚塊庫“。借鑒數(shù)字芯片的“單元庫”概念，發(fā)展專門針對無源器件的標(biāo)準(zhǔn)化“磚塊庫”或“無源IP單元庫”。就像有了預(yù)制的門窗、梁柱，蓋房速度快得多。
2. 2 AI驅(qū)動的智能“模具”。這就是人工智能（AI）大顯身手的地方。AI技術(shù)能學(xué)習(xí)海量的電磁仿真數(shù)據(jù)，快速、精準(zhǔn)地為各種復(fù)雜結(jié)構(gòu)（如三維互連的GSG/GSSG硅通孔、考慮周圍填充結(jié)構(gòu)的電感）建立高效的“等效模型”。這些AI模型就像高精度的預(yù)制件模具。
3.新思路顯示出強(qiáng)大優(yōu)勢。AI模型相對電磁仿真，AI模型精度接近耗時漫長的電磁仿真精度，但速度快幾個數(shù)量級，幾秒鐘就能完成。同時AI模型比過于簡化的電路模型準(zhǔn)確得多，同時還能捕捉復(fù)雜的電磁效應(yīng)。
簡言之：用“預(yù)制磚塊庫”解決“和泥巴”困境，用“AI智能模具”高效生成高精度模型，這就是AI驅(qū)動的無源芯片設(shè)計智能化、自動化的未來之路。
EMOptimizer?應(yīng)用人工智能（AI）技術(shù)
在集成無源芯片設(shè)計中發(fā)揮重要作用
其核心技術(shù)：利用AI技術(shù)建立通孔、互連線、傳輸線、電感、電容、變壓器等多種器件的參數(shù)化人工智能模型，實現(xiàn)快速優(yōu)化。
面對著成千上萬個微小的“零件”——信號穿過的孔洞（通孔）、連接元件的“導(dǎo)線”（互連線）、傳遞高速信號的“高速公路”（傳輸線）、儲存電能的“小倉庫”（電容）、感應(yīng)磁場的“線圈”（電感）以及能量轉(zhuǎn)換的“微型變壓器”。傳統(tǒng)上，精確模擬這些器件的電磁性能需要耗費(fèi)大量時間和計算資源，每次設(shè)計變更都要重新進(jìn)行復(fù)雜的物理仿真，就像每次微調(diào)設(shè)計都要從頭搭建一個精細(xì)的模型實驗室，效率很低。
現(xiàn)在，法動EDA引入強(qiáng)大的人工智能（AI）技術(shù)，通過分析海量的器件設(shè)計數(shù)據(jù)和對應(yīng)的物理仿真結(jié)果，AI能夠深入理解這些器件（通孔、互連線、傳輸線、電容、電感、變壓器等）的內(nèi)在規(guī)律。它不再是簡單地記憶，而是構(gòu)建出高度靈活的“參數(shù)化智能模型”。簡單說，工程師只需告訴AI模型幾個關(guān)鍵的設(shè)計參數(shù)（比如形狀、尺寸、材料），這個智能模型就能瞬間預(yù)測出該器件的性能表現(xiàn)（比如信號損耗多大、延遲多少、儲能能力如何），準(zhǔn)確度接近真實物理仿真。
“快速優(yōu)化”帶來革命性的變化。工程師不再需要為每一個微小的改動都等待漫長的仿真。AI模型就像一個高速運(yùn)轉(zhuǎn)的“數(shù)字沙盤”，允許工程師在幾秒甚至毫秒內(nèi)探索數(shù)百萬種不同的設(shè)計組合，自動找出性能最優(yōu)、最符合要求（如最小損耗、最高效率、最小體積）的那個方案。這極大地縮短了設(shè)計周期，降低了研發(fā)成本，讓工程師能把更多精力放在創(chuàng)新上。
EMOptimizer?應(yīng)用人工智能（AI）技術(shù)
在集成無源芯片設(shè)計中的應(yīng)用與實戰(zhàn)
（一）EMOptimizer?的快速仿真能力
EMOptimizer?擁有四項核心本領(lǐng)，讓電磁仿真變得輕松高效。
1. 本領(lǐng)一：像搭積木一樣建電路。 直接用參數(shù)化的“積木塊”（模型）就能快速搭建出你想要的電路結(jié)構(gòu)，省時省力。
2. 本領(lǐng)二：一鍵生成高精度電磁模型。 搭好的電路，它能自動輸出詳細(xì)的版圖文件，直接交給專業(yè)的三維電磁仿真軟件進(jìn)行精確分析，結(jié)果更可靠。
3. 本領(lǐng)三：AI智能連接網(wǎng)絡(luò)。 電路里各個“積木塊”怎么連？EMOptimizer?能根據(jù)模型之間的關(guān)系，利用內(nèi)置的AI模型智能地幫你完成網(wǎng)絡(luò)互連。
4. 本領(lǐng)四：AI預(yù)測，結(jié)果立等可取。 最厲害的是，它能利用AI模型的預(yù)測能力，在極短時間內(nèi)就給出仿真結(jié)果，大大加速設(shè)計進(jìn)程。
除了這四大本領(lǐng)，EMOptimizer?還有四大優(yōu)勢助你更上一層樓。
1. AI模型，打破標(biāo)準(zhǔn)限制。 不再局限于工藝廠的標(biāo)準(zhǔn)模塊（PDK）。用AI建模技術(shù)可以靈活地為任意形狀的版圖構(gòu)建標(biāo)準(zhǔn)化的電路模型，預(yù)測又快又準(zhǔn)。更棒的是，對于復(fù)雜電路，無需重新訓(xùn)練AI模型就能直接使用，效率超高！
2. 自帶豐富“積木庫”。 軟件里已經(jīng)準(zhǔn)備好了各種常用的基礎(chǔ)電路單元（工藝庫單元），開箱即用，建模更方便。
3. 支持你的專屬“積木”。 你有自己獨(dú)特的電路單元？沒問題！EMOptimizer?支持上傳你的自定義庫單元，打造個性化設(shè)計。
4. 自動試參數(shù)，找最優(yōu)解。 想知道某個參數(shù)變化對結(jié)果的影響？設(shè)置好變量，EMOptimizer?能自動進(jìn)行參數(shù)掃描，幫你快速找到最佳設(shè)計方案。
簡單來說，EMOptimizer?結(jié)合了參數(shù)化建模、智能AI和強(qiáng)大的電磁仿真接口，是電路設(shè)計師追求速度和精度的理想伙伴！
（二）EMOptimizer?的快速優(yōu)化能力
1.支持Evaluation功能。用戶只需設(shè)置參數(shù)的范圍和步長后，便可快速計算并列出所有結(jié)果供用戶進(jìn)行選擇使用。
2.支持Optimization功能。并且可顯示不同迭代次數(shù)下參與優(yōu)化的各參數(shù)值和誤差值，同時支持用戶選取想要的優(yōu)化結(jié)果進(jìn)行應(yīng)用。
（三）EMOptimizer?應(yīng)用實例
本參考案例演示了設(shè)計優(yōu)化一個帶通濾波器，通帶：2.6GHz - 3.2GHz，插入損耗：1.1dB，回波損耗：17dB，衰減：20dB @ 1.9GHz - 2.3GHz，35dB @ 1.4GHz - 1.8GHz。
下圖可示，經(jīng)過優(yōu)化后通帶由2.8GHz-3.2GHz增加到2.6GHz-3.2GHz，插入損耗減小0.7dB，回波損耗增加9dB。EMOptimizer?優(yōu)化后的版圖用準(zhǔn)確全波電磁仿真軟件UltraEM?驗證后顯示達(dá)到了設(shè)計規(guī)格要求。
