首頁 > 新聞資訊 作者：周小俠 | Ansys高級應用工程師
"只有經過嚴酷的考驗，人類才能不斷前進，走向發展的高峰。危險的環境和危機感，才是驅使人類不斷進步、不斷征服新事物的根本動力。"——艾薩克·阿西莫夫
編者按：
人工智能/機器學習毫無疑問是 21 世紀最具顛覆性的技術之一，而近期一款對話式聊天機器人工具——ChatGPT徹底火出圈。一時間各行各業都在為它的出現暗潮涌動，爭相探索其應用場景：聊天、寫論文、寫文案、寫詩、敲代碼...
你只要在對話框里輸入指令，ChatGPT就可以在幾秒內“交作業”，它可以根據人類對其對話響應的反饋再次進行訓練，使用基于人工智能的技術“創建新內容”。ChatGPT 憑實力出道，僅僅在2 個月內就達到了 1 億的用戶數量。
Ansys作為工程仿真領域的領導者也是前沿實踐的先鋒，持續關注并投身研究 AI/ML 和仿真的應用，相關部門也已著手研究在仿真產品里結合ChatGPT。Ansys首席技術官Prith Banerjee表示開發人員可以借助ChatGPT 讓編程更快且更好，具有改善客戶端和開發人員效率以及與客戶交互的潛力，為客戶提供更多體驗和價值。
網絡上不乏AI技術到底是會奪走我們的飯碗還是帶來新機遇的討論，我們能做到的是不要忽視新事物的出現和發展，在滾滾時代浪潮中找到自己的定位和賽道。你也可以試著與ChatGPT聊一聊，或許，你會有屬有自己的見解。
以下由Ansys高級應用工程師周小俠帶來他的ChatGPT之電磁場仿真初體驗。
最近引發熱潮的ChatGPT AI對話程序，是由OpenAI發布的大型語言模型，在各個領域都帶來了新思想新突破。那么，ChatGPT對于我們從事電磁場仿真工程師有什么樣的啟發呢？所以筆者嘗試和它聊了聊，我們一起來檢驗它的實力吧。
電磁場仿真指北
先來問問我們吃飯的工具有哪些？
1. 業界主流的電磁場仿真軟件有哪些？
常見的電磁場仿真軟件有：ANSYS HFSS， CST Studio Suite，COMSOL Multiphysics，NI AWR Design Environment，Keysight ADS， Altair Electromagnetic Professional， LAMBDA GnuEM， Remcom XFDTD，IntelliSuite， Ansoft Designer等。
排第一個的就是大名鼎鼎的HFSS啊！傳說中它是電磁場仿真軟件的黃金標準，憑什么呢？
2. 為什么說HFSS是電磁場仿真軟件的Golden？
HFSS是High Frequency Structure Simulator的縮寫，是電磁場仿真軟件的佼佼者。其原因有以下幾點：
- 功能強大：HFSS支持多種電磁場仿真方法，如有限元法，有限差分法等，可以模擬各種復雜的電磁場環境。
- 精度高：HFSS仿真精度高，可以提供準確的結果，幫助工程師進行有效的設計決策。
- 易于使用：HFSS具有友好的圖形界面和易于使用的工具，使用戶能夠快速模擬和分析電磁場。
- 生態系統完善：HFSS與其他電磁場仿真軟件，如Icepak，以及CAD工具，如Pro/Engineer等的集成使得它在電磁場仿真領域的生態系統十分完善。
因此，HFSS被譽為電磁場仿真軟件的Golden，是行業內的領先產品。
Ansys HFSS果然是業界老將，黃金標準名副其實。不過當今的信號頻率越來越高，規模越來越大，HFSS是否會固步自封，躺在過去的榮耀上吃老本呢？我們來看看ChatGPT的見解~
3. HFSS目前有些什么特性，能提高高速仿真的速度和精度？
HFSS作為一款高級電磁場仿真軟件，具有以下特性，以提高高速仿真的速度和精度：
- 多物理場耦合：HFSS支持多物理場耦合，如電磁場、熱場、力學場等，以更好地模擬真實情況。
- 多尺度分析：HFSS支持多尺度分析，以適用于不同尺度的仿真，提高仿真精度。
- 多頻域分析：HFSS支持多頻域分析，以適用于不同頻率的仿真，提高仿真精度。
- 高效算法：HFSS采用了高效的計算算法，如有限元法、有限差分法等，以提高仿真速度。
- 并行計算：HFSS支持并行計算，以利用多核計算機的強大計算能力，提高仿真速度。
- 先進的剖分技術：HFSS采用了先進的剖分技術，以提高仿真精度和效率。
通過這些特性，HFSS能夠在保證仿真精度的同時提高仿真速度，為用戶提供高效精準的電磁場仿真解決方案。
ChatGPT該不會在Ansys臥底吧，確實都說到了重點：多物理場是Ansys的獨門絕技；多尺度不是這兩年大火的網格融合（Mesh Fusion）核聚變嗎？多頻域則是寬帶快速掃頻；還有Phi+這個快速仿真層疊結構+3D結構的黑科技，把網格剖分做到了極致。
果然是老當益壯，愈久彌新！
熱門行業應用
毋庸置疑，當下最熱門行業都離不開兩個關鍵詞：AI和芯片，這就來問問AI芯片設計需要注意哪些？
4. AI芯片設計的要點有哪些？
在AI芯片設計中，需要考慮以下幾個關鍵點：
- 功耗和性能優化
- 熱管理
- 高速低功耗信號完整性
- 電磁兼容性 (EMC) 和電磁干擾 (EMI) 管理
- 電路和系統級優化和驗證
- 可靠性和長壽命
- 與其他系統組件的集成
- 成本效益和生產可行性
- 符合行業標準和法規。
1和2就是功耗和熱，很顯然熱對AI芯片很關鍵。眾所周知，電產生熱，電-熱仿真已經很成熟。但熱對電的影響，特別是對高速信號的影響，就少有人考慮了。來看ChatGPT如何回應？
5. 在仿真大功率AI芯片的高速電路時時，如何考慮溫度對信號S參數的影響？
在仿真大功率 AI 芯片的高速電路時，溫度對信號 S 參數的影響需要通過電熱耦合仿真來考慮。這需要使用電子產品熱分析軟件（如 Icepak）來預測熱源的分布，并將熱效應與電磁場仿真（如 HFSS）相結合。在考慮溫度效應時，還需要考慮芯片結構，材料性質和制造工藝等因素，以確保仿真結果的準確性。
總體來看，這次ChatGPT拿捏了這種場景下的基本步驟，而實際操作時會涉及更多細節，具體操作流程（教程、flow文檔）直接找Ansys工程師就可以拿到。
現在，我們來看一看ChatGPT的場景實戰，它將如何應對？
手把手實操
6. 同時仿真PCB + PKG + Interposer時，網格剖分跨了三個維度，有什么技術能很好的處理嗎？
當仿真 PCB + PKG + Interposer 時，網格剖分跨了三個維度，這需要使用能夠處理復雜電磁場結構的軟件來解決。HFSS 電磁場仿真軟件具有網格融合（Mesh Fusion）技術，可以很好地處理這種情況，并且在保證仿真精度的同時加速仿真運算。在使用網格融合技術時，仍需要考慮許多因素，如設計布局、電學要求和計算資源等，以確保仿真結果的準確性。
另外，我們的客戶經常會碰到的問題是掃頻失敗，而通常系統提示只是讓咨詢Ansys Support技術支持團隊。
7. HFSS仿真時，提示掃頻失敗：“Sweep failed” ，有什么可能的原因？
"Sweep failed" 是HFSS掃頻失敗的錯誤提示。這個錯誤可能由以下原因導致：
- 網格問題：網格不足夠細，或者在網格細化的過程中出現了問題。
- 計算頻率范圍的問題：設置的頻率范圍不合理，例如計算頻率過高。
- 模擬參數設置問題：在HFSS中的仿真參數設置不當，如基準面等。
- 計算機硬件問題：硬件配置不足，如內存，硬盤空間不足。
如果遇到這樣的問題，可以考慮以上因素，并通過檢查仿真參數，網格和計算機硬件等來修復錯誤。
這個回答非常完整貼心了，用戶基本上可以按圖索驥，就能找到錯誤原因。沒想到ChatGPT也是售后技術支持的最佳擔當啊，智能FAQ認證√
現在網絡上不斷有人對ChatGPT的代碼能力進行驗證，并例證其功能的強大。這不，手上正好有個SIwave后處理的問題：想把一溜下來的結果數據轉換為Pin Map的矩陣形式。來看看ChatGPT交的作業
8. SIwave仿真得出的Pin電流數據為*.csv格式，其中第一列為Via名字，第三列為電流值，第四列為Pin的X坐標，第五列為Y坐標。請用Python生成程序，生成一個Pin Map形式的*.csv文件。即左邊為Pin名字的矩陣，按照其X和Y坐標排列。右邊為電流值的矩陣，也按照其X和Y坐標排列。
這段代碼先使用csv模塊讀取原始的*.csv文件，然后使用sorted函數將每一行的數據按照X坐標和Y坐標的值進行排序。接下來，使用列表推導式分別獲取Pin名字和電流值。最后，使用csv模塊寫入新的*.csv文件，并且按照排序后的順序寫入Pin名字和電流值。
由此看來ChatGPT已經把基本邏輯和實現方法給出了，所以我們只需要把這個代碼略微修改，就能實現我們的目的。
職業規劃
另外，當前正處于畢業季，如果你是一名電磁場專業的學生，想要找尋一個最熱門的就業方向，或許你可以通過ChatGPT找找答案~
9. 請列出適合電磁場專業畢業生，最熱門的幾個行業。
作為一名電磁場專業的畢業生，我認為適合我們的行業包括：
- 通信和電子行業：包括5G技術、服務器、移動設備等。
- 汽車電子行業：包括自動駕駛技術、電動汽車等。
- 電力和能源行業：包括電力系統設計、風能和太陽能發電等。
- 醫療器械和生物技術行業：包括醫療儀器、生物傳感器等。
- 航空航天和國防行業：包括飛機設計、衛星技術等。
嗯回答得不錯，基本上都涵蓋了。
如今智能駕駛領域也非常熱門，進入汽車芯片行業或許是個不錯的選擇，那它對技能有哪些要求呢？
10. 一個電磁場專業的畢業生，需要具備哪些技能，才能進入汽車芯片行業？
如果要進入汽車芯片行業，作為電磁場專業的畢業生，我認為您需要具備以下技能：
- 電磁場理論：對電磁場的基本原理和方程有深入的了解。
- 電磁仿真技能：熟練操作電磁場仿真軟件，如HFSS。
- 電熱耦合仿真技能：掌握電子產品熱分析軟件，如Icepak。
- 汽車電子知識：對汽車電子系統的基本原理和設計有扎實的了解。
- 團隊合作能力：能夠與其他工程師和專業人員合作，以完成復雜的項目。
- 學習能力：能夠不斷學習和提高自己的技能，適應行業的變化和發展。
沒錯，HFSS在電磁場行業大名鼎鼎，一直也被稱為是業界的黃金標準。對電磁場專業學生來說，學會HFSS走遍天下都不怕。希望各位同學能夠掌握扎實的理論知識，持續修煉自己的各項技能，找到理想的工作。
本次評估到此結束，以上是筆者初試ChatGPT的一些體驗，供參考。這也讓我不禁想起ChatGPT曾經說過：AI will not replace you. A person who's using AI will replace you，希望大家可以在實際工作學習中嘗試探索更多電磁仿真領域的不同解，期待廣大用戶發掘出ChatGPT在電磁場仿真方面的妙招。
本文由ChatGPT撰寫，感謝人類。
（文章來源公眾號：Ansys）
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