此篇文章讨论的电磁仿真设置建议在以下约束下适用：

1. 使用的仿真器为ADS Momentum，且Momentum仿真模式选择为RF（未在Microwave模式下经过验证）
2. 主要适用于低频（非毫米波）的RFIC、MMIC的单器件或整体版图仿真。

问题1：版图的分块仿真与整体仿真差别存在（或版图平移引起仿真结果变化）

• 建议解决方法1：
  在EMsetup>>Options>>Solver下, 修改Compression level为Reduced. (默认为Mormal).

选项解释:
Normal: 这个选择将矩阵压缩到一个水平，保留了绝大多数情况下解的准确性。
Reduced: 这个选择降低了矩阵压缩的程度。可以在正常压缩水平无法提供准确解的情况下使用。它可能比直接密集求解器更快地提供足够准确的解决方案。
Aggressive: 这个选择增加了矩阵压缩的程度。可以用来探索加速模拟的方法。

• 建议解决方法2:
  如果服务器内存充足, 在EMsetup>>Options>>Solver下, 修改Matrix solve method为Direct Dense (默认为Auto, 通常是Direct compressed模式)

选项解释:
Direct Dense: 如果选择直接密集，Momentum会为模拟选择直接密集矩阵求解器。这意味着矩阵以密集矩阵格式存储（需要N^{2阶内存），并使用直接矩阵分解技术进行求解（需要N}3阶计算时间）。直接密集矩阵求解器保证使用预定数量的操作提供解决方案。主要缺点是它需要的计算时间随着矩阵大小N的增加呈立方增长，导致大问题规模的模拟时间较长。
Iterative Dense: 如果选择迭代密集，Momentum会为模拟选择迭代密集矩阵求解器。这意味着矩阵以密集矩阵格式存储（需要N^{2阶内存），并使用迭代矩阵求解技术进行求解（需要N}2阶计算时间）。与直接密集矩阵求解器相比，迭代密集矩阵求解器的计算时间随着矩阵大小N的增加呈二次增长，使得大问题规模的模拟时间更快。主要缺点是迭代求解器不能保证快速收敛。迭代求解器监视其收敛速率，并在观察到收敛停滞或收敛速率过慢时自动切换到直接密集矩阵求解器。
Direct Compressed: 当选择直接压缩时，Momentum会选择在模拟中使用直接压缩矩阵求解器。这意味着矩阵以压缩矩阵格式存储（需要NlogN阶内存），并使用直接压缩矩阵分解技术进行求解（需要(NlogN)^1.5阶计算时间）。直接压缩矩阵求解器保证始终使用预定数量的操作提供解决方案。此外，它需要的计算时间随着矩阵大小N呈线性对数增长，使其成为大问题规模的首选矩阵求解器。

• 建议默认设置:
  Matrix solve method 为 Direct Compressed; Compression Level 为 Reduced. 当出现异常是将Matrix solve method 设置为 Direct Dense.
  将Compression level改变为Reduced并不会显著增加仿真负担, 可放心作为默认设置. Direct Dense对内存要求很高, 且第一个频率点的仿真速度很慢.

问题2：合并Via array引发的灾难 (规则放置的电容阵列的某些层可能会被视为Via进行合并)

• 建议解决方案:
  这个问题通常出现在启动EM setup时, 选择RFIC模板后Via 简化的默认勾选. 取消通孔简化即可解决. 设置路径为EMsetup>>Options>>Preprocessor>>Patterns

其他设置

Mesh设置

• Mesh密度一般为30-50 cells/Wavelength. 但在版图中关键器件尺寸较小时需要注意为其单独验证网格密度, 如宽度较小的蜿蜒形状的电阻.
• 需要在确保仿真精确度的条件下, 确定最小密度. 需要选择单器件从>100的高密度设置到20的低密度设置扫描, 对比仿真结果, 确认误差可以忍受的最小密度. (有器件实测结果,以实测结果为基准. 无实测结果,以最高密度仿真结果为基准. 注意单器件条件下, 较大尺寸版图高密度下会精度退化)
• 版图中存在电感则勾选Edge Mesh, 否则Q值会偏高. 增大网格密度电感Q值降低为正常现象, 即损耗增大为正常现象(趋肤效应).

Preprocesser设置

• 在预处理设置中, Heal the layout可能会导致仿真或设计问题. 默认情况下,其会自动填充小的间隙,这将导致两个可能的问题. 这一设置,请酌情勾选.
  1. 将有意分开的两部分短路,导致仿真结果异常.
  2. 绘制时未连接好的部分仿真正常,导致未发现版图绘制问题, 若DRC未能检查出来将十分严重.
• 在Momentum中, 版图的mesh复杂度的定义为 三角形数量/长方形数量, 因此圆角或圆形在Simplify the layout后产生的三角形网格会增加仿真时间, 因此可以更改设置, 降低划分的精度,减小三角形数量.

Physical Model设置

这部分主要的设置为Global与layer specific中的Model type for currents. 主要设置各层金属与各层通孔的电流建模类型. 推荐厚金属与高度较高的通孔选择3D distributed. 薄金属与高度较低的通孔选择2D Distributed.

另外值得注意的是, 高度较高的通孔(如Backvia或TSV),Momentum很难仿真准确,请使用FEM. 多个较高通孔放置在同一版图中, 适用Momentum仿真会产生不合理的磁耦合,仿真放大器出现不合理震荡时,可以排查此因素.

Port与参考地设置

• 对于RFIC或MMIC仿真，Direct Feed Ports即可，前提是保证最高频率波长的 1/10限制。

• 最高频率波长的 1/10限制：Port的正负端口距离应小于最高频率波长的 1/10；有形状端口尺寸应小于最高频率波长的 1/10。

• 在momentum中，未设定参考端且未设置无限大的地平面时，仿真器默认无穷远处的球体为参考地。因此，在设置port时，我们一般需要设定参考平面。端口的参考设置可以有三种方式。

  1. 在衬底设置时，在底层加入Cover。 仿真器将自动将参考端放置与端口＋极正下方。!
     
     

  2. 有限的地平面，使用两个port组成一对，通过在原理图中将一对port连接在一个端口两端使用，分别作为+极与参考端。或在Port Editor中将一对Port组成一个Term，如下图。
     
     

  3. 设定有限尺寸金属平面为地参考平面。同样在Port Editor中设置，将Gnd layer设置为Port上方或下方的指定平面。
     
     

以上内容主要参考Keysight ADS Help文档并结合个人理解，请酌情参考。