首頁 > 新聞資訊 作者：周小俠 | Ansys高級(jí)應(yīng)用工程師
"只有經(jīng)過嚴(yán)酷的考驗(yàn)，人類才能不斷前進(jìn)，走向發(fā)展的高峰。危險(xiǎn)的環(huán)境和危機(jī)感，才是驅(qū)使人類不斷進(jìn)步、不斷征服新事物的根本動(dòng)力。"——艾薩克·阿西莫夫
編者按：
人工智能/機(jī)器學(xué)習(xí)毫無疑問是 21 世紀(jì)最具顛覆性的技術(shù)之一，而近期一款對(duì)話式聊天機(jī)器人工具——ChatGPT徹底火出圈。一時(shí)間各行各業(yè)都在為它的出現(xiàn)暗潮涌動(dòng)，爭(zhēng)相探索其應(yīng)用場(chǎng)景：聊天、寫論文、寫文案、寫詩、敲代碼...
你只要在對(duì)話框里輸入指令，ChatGPT就可以在幾秒內(nèi)“交作業(yè)”，它可以根據(jù)人類對(duì)其對(duì)話響應(yīng)的反饋再次進(jìn)行訓(xùn)練，使用基于人工智能的技術(shù)“創(chuàng)建新內(nèi)容”。ChatGPT 憑實(shí)力出道，僅僅在2 個(gè)月內(nèi)就達(dá)到了 1 億的用戶數(shù)量。
Ansys作為工程仿真領(lǐng)域的領(lǐng)導(dǎo)者也是前沿實(shí)踐的先鋒，持續(xù)關(guān)注并投身研究 AI/ML 和仿真的應(yīng)用，相關(guān)部門也已著手研究在仿真產(chǎn)品里結(jié)合ChatGPT。Ansys首席技術(shù)官Prith Banerjee表示開發(fā)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(fā)人員效率以及與客戶交互的潛力，為客戶提供更多體驗(yàn)和價(jià)值。
網(wǎng)絡(luò)上不乏AI技術(shù)到底是會(huì)奪走我們的飯碗還是帶來新機(jī)遇的討論，我們能做到的是不要忽視新事物的出現(xiàn)和發(fā)展，在滾滾時(shí)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(huì)有屬有自己的見解。
以下由Ansys高級(jí)應(yīng)用工程師周小俠帶來他的ChatGPT之電磁場(chǎng)仿真初體驗(yàn)。
最近引發(fā)熱潮的ChatGPT AI對(duì)話程序，是由OpenAI發(fā)布的大型語言模型，在各個(gè)領(lǐng)域都帶來了新思想新突破。那么，ChatGPT對(duì)于我們從事電磁場(chǎng)仿真工程師有什么樣的啟發(fā)呢？所以筆者嘗試和它聊了聊，我們一起來檢驗(yàn)它的實(shí)力吧。
電磁場(chǎng)仿真指北
先來問問我們吃飯的工具有哪些？
1. 業(yè)界主流的電磁場(chǎng)仿真軟件有哪些？
常見的電磁場(chǎng)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(gè)的就是大名鼎鼎的HFSS啊！傳說中它是電磁場(chǎng)仿真軟件的黃金標(biāo)準(zhǔn)，憑什么呢？
2. 為什么說HFSS是電磁場(chǎng)仿真軟件的Golden？
HFSS是High Frequency Structure Simulator的縮寫，是電磁場(chǎng)仿真軟件的佼佼者。其原因有以下幾點(diǎn)：
- 功能強(qiáng)大：HFSS支持多種電磁場(chǎng)仿真方法，如有限元法，有限差分法等，可以模擬各種復(fù)雜的電磁場(chǎng)環(huán)境。
- 精度高：HFSS仿真精度高，可以提供準(zhǔn)確的結(jié)果，幫助工程師進(jìn)行有效的設(shè)計(jì)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(chǎng)。
- 生態(tài)系統(tǒng)完善：HFSS與其他電磁場(chǎng)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(chǎng)仿真領(lǐng)域的生態(tài)系統(tǒng)十分完善。
因此，HFSS被譽(yù)為電磁場(chǎng)仿真軟件的Golden，是行業(yè)內(nèi)的領(lǐng)先產(chǎn)品。
Ansys HFSS果然是業(yè)界老將，黃金標(biāo)準(zhǔn)名副其實(shí)。不過當(dāng)今的信號(hào)頻率越來越高，規(guī)模越來越大，HFSS是否會(huì)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(jí)電磁場(chǎng)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(chǎng)耦合：HFSS支持多物理場(chǎng)耦合，如電磁場(chǎng)、熱場(chǎng)、力學(xué)場(chǎng)等，以更好地模擬真實(shí)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(jì)算算法，如有限元法、有限差分法等，以提高仿真速度。
- 并行計(jì)算：HFSS支持并行計(jì)算，以利用多核計(jì)算機(jī)的強(qiáng)大計(jì)算能力，提高仿真速度。
- 先進(jìn)的剖分技術(shù)：HFSS采用了先進(jìn)的剖分技術(shù)，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(shí)提高仿真速度，為用戶提供高效精準(zhǔn)的電磁場(chǎng)仿真解決方案。
ChatGPT該不會(huì)在Ansys臥底吧，確實(shí)都說到了重點(diǎn)：多物理場(chǎng)是Ansys的獨(dú)門絕技；多尺度不是這兩年大火的網(wǎng)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(gè)快速仿真層疊結(jié)構(gòu)+3D結(jié)構(gòu)的黑科技，把網(wǎng)格剖分做到了極致。
果然是老當(dāng)益壯，愈久彌新！
熱門行業(yè)應(yīng)用
毋庸置疑，當(dāng)下最熱門行業(yè)都離不開兩個(gè)關(guān)鍵詞：AI和芯片，這就來問問AI芯片設(shè)計(jì)需要注意哪些？
4. AI芯片設(shè)計(jì)的要點(diǎn)有哪些？
在AI芯片設(shè)計(jì)中，需要考慮以下幾個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)：
- 功耗和性能優(yōu)化
- 熱管理
- 高速低功耗信號(hào)完整性
- 電磁兼容性 (EMC) 和電磁干擾 (EMI) 管理
- 電路和系統(tǒng)級(jí)優(yōu)化和驗(yàn)證
- 可靠性和長(zhǎng)壽命
- 與其他系統(tǒng)組件的集成
- 成本效益和生產(chǎn)可行性
- 符合行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)和法規(guī)。
1和2就是功耗和熱，很顯然熱對(duì)AI芯片很關(guān)鍵。眾所周知，電產(chǎn)生熱，電-熱仿真已經(jīng)很成熟。但熱對(duì)電的影響，特別是對(duì)高速信號(hào)的影響，就少有人考慮了。來看ChatGPT如何回應(yīng)？
5. 在仿真大功率AI芯片的高速電路時(shí)時(shí)，如何考慮溫度對(duì)信號(hào)S參數(shù)的影響？
在仿真大功率 AI 芯片的高速電路時(shí)，溫度對(duì)信號(hào) S 參數(shù)的影響需要通過電熱耦合仿真來考慮。這需要使用電子產(chǎn)品熱分析軟件（如 Icepak）來預(yù)測(cè)熱源的分布，并將熱效應(yīng)與電磁場(chǎng)仿真（如 HFSS）相結(jié)合。在考慮溫度效應(yīng)時(shí)，還需要考慮芯片結(jié)構(gòu)，材料性質(zhì)和制造工藝等因素，以確保仿真結(jié)果的準(zhǔn)確性。
總體來看，這次ChatGPT拿捏了這種場(chǎng)景下的基本步驟，而實(shí)際操作時(shí)會(huì)涉及更多細(xì)節(jié)，具體操作流程（教程、flow文檔）直接找Ansys工程師就可以拿到。
現(xiàn)在，我們來看一看ChatGPT的場(chǎng)景實(shí)戰(zhàn)，它將如何應(yīng)對(duì)？
手把手實(shí)操
6. 同時(shí)仿真PCB + PKG + Interposer時(shí)，網(wǎng)格剖分跨了三個(gè)維度，有什么技術(shù)能很好的處理嗎？
當(dāng)仿真 PCB + PKG + Interposer 時(shí)，網(wǎng)格剖分跨了三個(gè)維度，這需要使用能夠處理復(fù)雜電磁場(chǎng)結(jié)構(gòu)的軟件來解決。HFSS 電磁場(chǎng)仿真軟件具有網(wǎng)格融合（Mesh Fusion）技術(shù)，可以很好地處理這種情況，并且在保證仿真精度的同時(shí)加速仿真運(yùn)算。在使用網(wǎng)格融合技術(shù)時(shí)，仍需要考慮許多因素，如設(shè)計(jì)布局、電學(xué)要求和計(jì)算資源等，以確保仿真結(jié)果的準(zhǔn)確性。
另外，我們的客戶經(jīng)常會(huì)碰到的問題是掃頻失敗，而通常系統(tǒng)提示只是讓咨詢Ansys Support技術(shù)支持團(tuán)隊(duì)。
7. HFSS仿真時(shí)，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(cuò)誤提示。這個(gè)錯(cuò)誤可能由以下原因?qū)е拢?/span>
- 網(wǎng)格問題：網(wǎng)格不足夠細(xì)，或者在網(wǎng)格細(xì)化的過程中出現(xiàn)了問題。
- 計(jì)算頻率范圍的問題：設(shè)置的頻率范圍不合理，例如計(jì)算頻率過高。
- 模擬參數(shù)設(shè)置問題：在HFSS中的仿真參數(shù)設(shè)置不當(dāng)，如基準(zhǔn)面等。
- 計(jì)算機(jī)硬件問題：硬件配置不足，如內(nèi)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(shù)，網(wǎng)格和計(jì)算機(jī)硬件等來修復(fù)錯(cuò)誤。
這個(gè)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(cuò)誤原因。沒想到ChatGPT也是售后技術(shù)支持的最佳擔(dān)當(dāng)啊，智能FAQ認(rèn)證√
現(xiàn)在網(wǎng)絡(luò)上不斷有人對(duì)ChatGPT的代碼能力進(jìn)行驗(yàn)證，并例證其功能的強(qiáng)大。這不，手上正好有個(gè)SIwave后處理的問題：想把一溜下來的結(jié)果數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為Pin Map的矩陣形式。來看看ChatGPT交的作業(yè)
8. SIwave仿真得出的Pin電流數(shù)據(jù)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(biāo)，第五列為Y坐標(biāo)。請(qǐng)用Python生成程序，生成一個(gè)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(biāo)排列。右邊為電流值的矩陣，也按照其X和Y坐標(biāo)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(shù)將每一行的數(shù)據(jù)按照X坐標(biāo)和Y坐標(biāo)的值進(jìn)行排序。接下來，使用列表推導(dǎo)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?qū)懭隤in名字和電流值。
由此看來ChatGPT已經(jīng)把基本邏輯和實(shí)現(xiàn)方法給出了，所以我們只需要把這個(gè)代碼略微修改，就能實(shí)現(xiàn)我們的目的。
職業(yè)規(guī)劃
另外，當(dāng)前正處于畢業(yè)季，如果你是一名電磁場(chǎng)專業(yè)的學(xué)生，想要找尋一個(gè)最熱門的就業(yè)方向，或許你可以通過ChatGPT找找答案~
9. 請(qǐng)列出適合電磁場(chǎng)專業(yè)畢業(yè)生，最熱門的幾個(gè)行業(yè)。
作為一名電磁場(chǎng)專業(yè)的畢業(yè)生，我認(rèn)為適合我們的行業(yè)包括：
- 通信和電子行業(yè)：包括5G技術(shù)、服務(wù)器、移動(dòng)設(shè)備等。
- 汽車電子行業(yè)：包括自動(dòng)駕駛技術(shù)、電動(dòng)汽車等。
- 電力和能源行業(yè)：包括電力系統(tǒng)設(shè)計(jì)、風(fēng)能和太陽能發(fā)電等。
- 醫(yī)療器械和生物技術(shù)行業(yè)：包括醫(yī)療儀器、生物傳感器等。
- 航空航天和國(guó)防行業(yè)：包括飛機(jī)設(shè)計(jì)、衛(wèi)星技術(shù)等。
嗯回答得不錯(cuò)，基本上都涵蓋了。
如今智能駕駛領(lǐng)域也非常熱門，進(jìn)入汽車芯片行業(yè)或許是個(gè)不錯(cuò)的選擇，那它對(duì)技能有哪些要求呢？
10. 一個(gè)電磁場(chǎng)專業(yè)的畢業(yè)生，需要具備哪些技能，才能進(jìn)入汽車芯片行業(yè)？
如果要進(jìn)入汽車芯片行業(yè)，作為電磁場(chǎng)專業(yè)的畢業(yè)生，我認(rèn)為您需要具備以下技能：
- 電磁場(chǎng)理論：對(duì)電磁場(chǎng)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(chǎng)仿真軟件，如HFSS。
- 電熱耦合仿真技能：掌握電子產(chǎn)品熱分析軟件，如Icepak。
- 汽車電子知識(shí)：對(duì)汽車電子系統(tǒng)的基本原理和設(shè)計(jì)有扎實(shí)的了解。
- 團(tuán)隊(duì)合作能力：能夠與其他工程師和專業(yè)人員合作，以完成復(fù)雜的項(xiàng)目。
- 學(xué)習(xí)能力：能夠不斷學(xué)習(xí)和提高自己的技能，適應(yīng)行業(yè)的變化和發(fā)展。
沒錯(cuò)，HFSS在電磁場(chǎng)行業(yè)大名鼎鼎，一直也被稱為是業(yè)界的黃金標(biāo)準(zhǔn)。對(duì)電磁場(chǎng)專業(yè)學(xué)生來說，學(xué)會(huì)HFSS走遍天下都不怕。希望各位同學(xué)能夠掌握扎實(shí)的理論知識(shí)，持續(xù)修煉自己的各項(xiàng)技能，找到理想的工作。
本次評(píng)估到此結(jié)束，以上是筆者初試ChatGPT的一些體驗(yàn)，供參考。這也讓我不禁想起ChatGPT曾經(jīng)說過：AI will not replace you. A person who's using AI will replace you，希望大家可以在實(shí)際工作學(xué)習(xí)中嘗試探索更多電磁仿真領(lǐng)域的不同解，期待廣大用戶發(fā)掘出ChatGPT在電磁場(chǎng)仿真方面的妙招。
本文由ChatGPT撰寫，感謝人類。
（文章來源公眾號(hào)：Ansys）
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