고급 설계 시스템(ADS)에 대한 종합 가이드
ADS 소프트웨어는 설계자와 엔지니어, 그리고 기업이 고품질의 부품 및 시스템을 효율적으로 설계하고 제작하는 데 필요한 핵심 도구입니다.
이 소프트웨어는 복잡한 구조의 부품이라도 쉽게 설계하고 시뮬레이션할 수 있도록 지원하며, 직관적인 인터페이스를 통해 사용자가 빠르게 익숙해질 수 있도록 돕습니다.
ADS는 전자 제품, 자동차 산업을 포함한 다양한 분야에서 회로 및 시스템 설계 방식을 혁신적으로 바꾸고 있으며, 그 즉각적인 사용 편의성과 탁월한 기능으로 인해 업계 전반에서 빠르게 채택되고 있습니다.
이제 ADS 소프트웨어에 대해 좀 더 자세히 알아보고, 이 소프트웨어가 어떻게 사용자의 업무 효율성을 향상시키는지 살펴보겠습니다.
ADS란 무엇인가?
고급 디자인 시스템 (ADS)은 키사이트 테크놀로지스 산하 PathWave Design에서 개발한 전자 회로 설계, 시뮬레이션 및 자동화 소프트웨어입니다.
ADS 소프트웨어는 무선 네트워크, 스마트폰, 위성 통신, 호출기, 고속 데이터 링크, 레이더 시스템 등 다양한 RF 전자 시스템 설계를 위한 통합 환경을 제공합니다. 1985년 마이크로웨이브 디자인 시스템(MDS)이라는 이름으로 처음 소개되었으며, 2016년에는 향상된 속도, 성능 및 유연성을 갖춘 ADS로 발전되었습니다.
설계자는 회로도 캡처, 설계 규칙 검토, 레이아웃 작업부터 전자기장 시뮬레이션, 시간 영역 및 주파수 영역 회로 시뮬레이션에 이르기까지 설계 과정의 모든 단계에서 ADS를 활용할 수 있습니다. 이를 통해 RF 설계를 손쉽게 특성화하고, 추가 도구나 시스템 변경 없이 최적화하는 것이 가능해집니다.
ADS의 주요 기능
ADS의 주요 기능은 다음과 같습니다:
- 디자인 템플릿: ADS는 유용한 템플릿을 제공하여 처음부터 디자인을 구축하는 데 소요되는 시간을 절약하고, 디자인 프로세스를 신속하게 시작할 수 있도록 지원합니다.
- 구성 요소 라이브러리: 설계에 필요한 다양한 부품을 찾을 수 있는 광범위한 구성 요소 라이브러리를 제공합니다. 이 기능은 사용자의 시간을 크게 절약해 줍니다. 다양한 구성 요소를 검색하고, 필요한 항목을 선택하여 디자인에 통합하기만 하면 됩니다.
- 자동 동기화: ADS는 레이아웃을 자동으로 동기화하여 회로도를 설계하는 과정에서 실제 레이아웃을 시각적으로 확인할 수 있도록 지원합니다.
- 유연성: ADS는 완벽한 데스크탑 환경을 제공하여 디자인 성공률을 높입니다. 또한 주요 산업 표준 및 파운드리 디자인을 통합하여 최신 표준에 부합하는 디자인을 만들 수 있도록 지원합니다. X-파라미터를 사용하여 비선형 디자인을 모델링할 수도 있습니다. X-파라미터는 미국, 일본, 유럽 및 기타 지역에서 키사이트의 등록 상표이며, 설계에 도움이 되는 방정식과 형식을 제공합니다.
- 디스플레이 최적화: 데이터와 사용자 인터페이스 표시를 최적화하여 원하는 결과를 얻을 수 있습니다. 디자인을 시각화하고 쉽게 수정할 수 있어 여러 번의 반복 작업 없이 고품질의 디자인을 제작할 수 있으며, 이는 수율 향상에 기여합니다.
- 통합: ADS 소프트웨어는 PathWave의 전자기 시뮬레이터와 통합될 수 있습니다. 이 통합을 통해 디자인에 대한 360도 시각을 확보하고, 디자인이 예상대로 작동하는지 확인할 수 있습니다. 이를 통해 개선해야 할 부분을 발견하고, 더욱 효율적인 디자인을 만들 수 있습니다.
- 관리: ADS 소프트웨어는 디자인, 구성 요소 및 전체 시스템과 관련된 모든 데이터를 포함합니다. 또한 작업 공간을 쉽게 관리하여 생산성을 높일 수 있습니다. 작업 공간을 공유하고 팀 간 협업을 촉진하는 것도 가능합니다.
ADS의 장점
ADS 소프트웨어를 사용함으로써 얻을 수 있는 주요 이점은 다음과 같습니다:
디자인에 대한 높은 신뢰도
ADS가 제공하는 정확한 데이터를 기반으로, 팀은 디자인이 필요한 사양을 충족하는지 시각적으로 확인하고 판단할 수 있습니다. ADS 소프트웨어의 데이터 분석 및 시각화 기능은 차트, 다이어그램 및 그래프를 제공하여 데이터를 명확하게 확인, 분석하고, 결론을 도출하고, 필요한 수정 작업을 수행하는 데 도움을 줍니다. 또한 디자인 결함을 식별하고 쉽게 수정할 수 있어 디자인에 대한 신뢰도를 높일 수 있습니다.
생산 속도 향상
유용한 템플릿, 마법사 및 디자인 가이드 기능을 활용하여 디자인 프로세스를 가속화하고 생산 단계로 빠르게 이동할 수 있습니다. 전체 디자인 흐름은 회로도, 회로, 레이아웃, 열 분석, 전자기 시뮬레이션 등을 포함합니다.
팀 구성원이 소프트웨어를 처음 접하더라도 쉽게 적응할 수 있으며, 모든 구성 요소를 효율적으로 설계, 개선하고 생산 속도를 높일 수 있습니다. 이는 제품 출시 시간을 단축시키는 데 크게 기여합니다.
고속 디자인 과제 해결
인쇄회로기판(PCB)에서 속도와 주파수가 증가함에 따라 전력 및 신호 무결성이 더욱 중요해집니다. 전송선로에서의 손실은 전자 장치의 고장으로 이어질 수 있습니다.
따라서 상호 연결, 트레이스 및 비아를 모델링하는 것은 PCB를 정확하게 시뮬레이션하는 데 매우 중요합니다. 키사이트는 신호 및 전력 무결성 분석을 위해 맞춤형으로 설계된 전자기 시뮬레이터 및 집적 회로 설계를 제공하여 PCB 디자인의 고속 링크 성능을 향상시키는 데 도움을 줍니다.
결과적으로 시스템의 각 구성 요소에 대한 완벽한 디자인을 확보하고, 추가적인 검토 없이 생산에 들어갈 수 있습니다.
설계 신뢰성 향상
신뢰성과 효율성은 구성 요소 및 기계를 설계하고 생산할 때 가장 중요하게 고려해야 할 요소입니다.
태양광 인버터, 전기 자동차, 전원 공급 장치 등과 같은 시스템은 고효율 디자인을 필요로 합니다. 이에 기업들은 설계 단계에서부터 전력 소자의 효율성과 신뢰성을 높일 수 있는 방안을 모색하고 있습니다. 질화갈륨, 탄화규소와 같은 재료는 이러한 목표를 달성하는 데 중요한 역할을 할 수 있습니다. 키사이트의 ADS를 사용하면 스위치 모드 전원 공급 장치와 최신 재료를 모델링하여 설계를 최적화하고 최대 효율을 확보할 수 있습니다.
ADS의 활용 분야
ADS 소프트웨어는 다양한 분야에서 활용될 수 있으며, 주요 응용 분야는 다음과 같습니다:
회로 시뮬레이션
ADS 2016은 하모닉 밸런스 엔진을 개선하여 회로 시뮬레이터의 정확도, 수렴 속도 및 전반적인 성능을 향상시킨 강력한 소프트웨어입니다. 또한 복잡한 디자인의 생산을 가속화하는 데 도움이 되는 향상된 DC 주석 기능을 제공합니다.
뿐만 아니라, 열 시뮬레이션을 위해 Linux 및 Windows 환경을 지원하여 다양한 사용자가 시스템에 접근할 수 있도록 합니다. 클라우드 기반 서버에서 시뮬레이션을 수행하여 속도와 확장성을 향상시킬 수도 있습니다.
실리콘 RFIC
키사이트의 ADS는 RF 집적 회로(RFIC), 라미네이트, 안테나, 모놀리식 마이크로웨이브 집적 회로(MMIC), 웨이퍼 레벨 패키징, PCB와 같은 회로 설계 시스템을 상호 연결하는 모듈을 고밀도로 통합하여 하드웨어 고장 및 관련 비용을 줄이는 데 기여합니다. 또한 3차원 구조를 지원합니다.
ADS는 또한 최적화 및 튜닝을 위해 EVM을 시뮬레이션하여 자동차 레이더, 5G, WiFi 등과 같은 산업 표준을 검증하는 데 사용됩니다. 또한, 광범위하고 엄격한 증폭기 안정성 분석 기능을 제공하여 기존 기술을 대체하고 선형 및 비선형 조건에서 안정성을 확보할 수 있도록 합니다.
레이아웃 검증
ADS 소프트웨어에 도입된 새로운 기능과 개선 사항은 레이아웃 작업을 더욱 빠르고 강력하며 직관적으로 만듭니다. 제조 그리드 제어 및 확인 기능, 접지 네트 지원, 3D 뷰어, 연결 및 강조 표시 기능, 회로도 네트 이름에 대한 레이아웃 매핑, EM 시뮬레이션을 위한 .brd 파일 가져오기 기능 등이 향상되었습니다.
나선형 및 곡선형 트레이스를 정확하게 그리거나 편집하기 위한 진정한 호 기능, 사용자 오류를 줄이기 위한 자동화된 GDSII 내보내기/가져오기 기능, 동일한 네트 내에서 다양한 구조 (모양, 트레이스, 패드, 비아)의 대량 편집 기능도 제공됩니다. 또한 설계 규칙 검사(DRC)를 사용하여 로컬 영역 밀도를 확인할 수 있습니다.
열 분석
ADS는 고정밀 SAW 필터 설계 및 그래핀 모델링 기능을 제공합니다. 가져온 다른 설계에 단일 열 모델을 사용하여 상호 운용 가능한 워크플로우를 개선할 수 있습니다.
전원 무결성
ADS는 신호 무결성에 중점을 둔 EM 시뮬레이션 기능을 제공하며, 전력 전달 네트워크를 분석하기 위한 전력 무결성 중심의 EM 시뮬레이터인 PIPro와 함께 고복잡도 및 고정밀도 PCB 애플리케이션을 지원합니다.
또한 다음과 같은 기능들을 제공합니다:
- 복잡한 구조에서도 40% 더 빠른 시뮬레이션을 가능하게 하는 새로운 Sparse Direct Solver
- 시뮬레이션 시간 단축을 위한 메시 캐싱
- 쉽게 삭제 또는 선택을 할 수 있는 구성 요소 모델용 캐시된 GUI
- 단일 DC IR 드롭 시뮬레이션에서 다중 VRM 지원
ADS를 사용한 디자인 생성 방법
ADS 소프트웨어를 사용하여 첫 번째 디자인을 만드는 것은 다소 복잡하게 느껴질 수 있습니다. 하지만 기본적인 사항을 이해하면 작업이 훨씬 쉬워질 것이며, 지속적인 연습을 통해 고급 단계에 도달할 수 있습니다.
ADS에서 첫 번째 디자인을 생성하고, 결과를 시뮬레이션하며, 플롯하는 방법에 대해 자세히 살펴보겠습니다.
회로도 생성
먼저 원하는 부품 또는 구성 요소의 회로도 설계를 작성합니다. 예를 들어, 저역 통과 필터를 만들려고 한다면 먼저 저항과 같은 구성 요소를 추가해야 합니다.
ADS는 사전 구축된 구성 요소를 검색하여 설계에 추가할 수 있는 구성 요소 라이브러리를 제공합니다. 처음부터 모든 구성 요소를 만드는 대신 시간을 많이 절약할 수 있습니다. 저항, 커패시터, 와이어, 링크, 데이터 항목, 측정 소스, 시뮬레이션 컨트롤러 등 설계 과정을 더 빠르고 쉽게 만드는 데 사용할 수 있는 다양한 구성 요소가 있습니다.
또한 이러한 구성 요소는 "팔레트"로 분류되어 있어, 드롭다운 메뉴를 사용하여 팔레트를 쉽게 전환할 수 있습니다. 팔레트 이름이 명확하게 지정되어 있으므로 디자인 환경에서 쉽게 찾고 배치할 수 있습니다. 예를 들어, 저항, 커패시터 또는 인덕터를 찾고 있다면 "덩어리 구성 요소"에서 찾을 수 있습니다. 구성 요소를 찾는데 어려움이 있다면 구성 요소 목록에서 알파벳 순서로 찾을 수 있습니다.
구성 요소 배치
저항과 같은 원하는 구성 요소를 찾은 후 회로도에 배치할 수 있습니다. 구성 요소를 선택하면 커서에 나타나며, ESC 키를 눌러 같은 구성 요소 배치를 중단할 수 있습니다. 그런 다음 초기 설정된 구성 요소 매개변수를 변경해야 합니다. 기본값을 클릭하고 필요에 따라 값을 다시 입력하여 변경할 수 있습니다. 그러나 기본적으로 값이 표시되지 않을 수 있습니다. 이 경우 해당 구성 요소를 두 번 클릭하면 더 많은 속성을 볼 수 있습니다.
다음으로 팔레트 목록에서 커패시터 또는 인덕터와 같은 다른 구성 요소를 추가할 때도 동일한 단계를 반복합니다. 또한 구성 요소를 90도 회전하여 방향을 변경할 수도 있습니다. 도구 모음에서 해당 옵션을 찾을 수 있습니다. 장치의 접두사를 변경하는 것도 가능합니다.
키사이트의 ADS 소프트웨어는 드래그 앤 드롭 옵션을 제공하여 유연하고 사용하기 쉽습니다. 회로도를 더 명확하게 정리하고 싶다면 구성 요소를 끌어서 이동할 수 있습니다. 이때 연결은 변경되지 않습니다.
디자인 동기화
회로도 설계를 이해하려면 구성 요소 간의 연결과 설계에서 구성 요소가 배치되는 방식을 정의해야 합니다. 이를 위해 디자인 동기화 기능이 사용됩니다.
예를 들어, 커패시터를 접지에 연결할 수 있습니다. 도구 모음에서 "접지"를 선택하여 연결할 수 있습니다. 또한 와이어를 삽입하여 다른 구성 요소를 연결할 수 있으며, 이는 출력 전압을 측정하는 데 도움이 됩니다.
시뮬레이션
시뮬레이션을 수행하려면 먼저 시뮬레이션 목표를 정의하기 위해 시뮬레이션 컨트롤러가 필요합니다. S-파라미터, DC-AC, 부하 풀, 하모닉 밸런스 등 다양한 유형의 시뮬레이션 컨트롤러를 사용할 수 있습니다. ADS 소프트웨어에서는 시뮬레이션을 실행하는 과정이 간단합니다.
예를 들어, 시뮬레이션을 AC로 수행하려면 시뮬레이션 AC 팔레트로 이동하여 AC 시뮬레이션 컨트롤러를 찾습니다.
어떤 시뮬레이션 컨트롤러를 선택하든 기어 아이콘이 있습니다. 원하는 시뮬레이션 컨트롤러를 선택하고 시뮬레이션 요구 사항에 따라 설정을 변경합니다.
시뮬레이션 단계에서는 소스 구성 요소 또는 레이블과 같은 다양한 요소가 필요합니다. 소스 구성 요소를 선택한 후 시뮬레이션 환경에 배치해야 합니다. 이전과 마찬가지로 기본적으로 선택한 구성 요소 집합의 값을 변경합니다.
또한 프로브 구성 요소를 사용하지 않고 전압을 쉽게 계산하려면 "레이블"을 선택할 수 있습니다. 와이어 핀 레이블과 같은 레이블을 사용하려면 네트 이름을 정의한 다음 전압을 계산하려는 위치에 추가합니다.
이제 시뮬레이션 준비가 완료된 완전한 기능의 회로를 만들었습니다. 키보드 또는 도구 모음에서 F7 단축키를 사용하여 시뮬레이션을 시작합니다. 이제 회로의 모든 구성 요소가 상호 작용할 때 어떻게 작동하는지 확인할 수 있습니다.
플로팅
시뮬레이션이 완료되면 방정식과 플롯을 추가할 수 있는 페이지를 볼 수 있습니다.
스미스 차트, 극좌표 플롯, 직사각형 플롯 등 다양한 유형의 플롯과 차트를 선택할 수 있습니다. 배치된 레이블에서 측정된 "vout" 변수 (철자가 "v out")와 같은 요소가 있습니다.
예: 직사각형 플롯을 선택했다고 가정합니다.
이제 x축과 y축을 정의하여 플로팅을 시작해야 합니다.
여기서 "vout"은 이 플롯의 y축이 되며, AC 시뮬레이션 컨트롤러와 같은 시뮬레이션 컨트롤러는 플롯의 x축으로 주파수를 설정합니다. 이제 ADS에서 이 플롯을 사용하여 데이터를 표시할 수 있습니다.
결론
ADS 소프트웨어를 사용하면 단순한 부품부터 복잡한 시스템까지 쉽게 디자인할 수 있습니다. ADS는 고유한 기능과 특징을 제공할 뿐만 아니라 엔지니어와 디자이너가 사용하기에도 매우 편리합니다.
따라서 PCB, 회로 등 디자인을 위한 효과적인 소프트웨어 솔루션을 찾고 있다면 ADS를 사용해 볼 수 있습니다. 또한 디자인 및 시뮬레이션 문제를 해결하는 데 도움이 되는지 확인하기 위해 무료 평가판도 제공합니다.