"只有經(jīng)過嚴(yán)酷的考驗，人類才能不斷前進，走向發(fā)展的高峰。危險的環(huán)境和危機感，才是驅(qū)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(xué)習(xí)毫無疑問是 21 世紀(jì)最具顛覆性的技術(shù)之一，而近期一款對話式聊天機器人工具——ChatGPT徹底火出圈。一時間各行各業(yè)都在為它的出現(xiàn)暗潮涌動，爭相探索其應(yīng)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(nèi)“交作業(yè)”，它可以根據(jù)人類對其對話響應(yīng)的反饋再次進行訓(xùn)練，使用基于人工智能的技術(shù)“創(chuàng)建新內(nèi)容”。ChatGPT 憑實力出道，僅僅在2 個月內(nèi)就達到了 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和價值。

網(wǎng)絡(luò)上不乏AI技術(shù)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(xiàn)和發(fā)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(yīng)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(fā)熱潮的ChatGPT AI對話程序，是由OpenAI發(fā)布的大型語言模型，在各個領(lǐng)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(fā)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(yè)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??！傳說中它是電磁場仿真軟件的黃金標(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(fù)雜的電磁場環(huán)境。

精度高：HFSS仿真精度高，可以提供準(zhǔn)確的結(jié)果，幫助工程師進行有效的設(shè)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(tài)系統(tǒng)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(lǐng)域的生態(tài)系統(tǒng)十分完善。

因此，HFSS被譽為電磁場仿真軟件的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。不過當(dāng)今的信號頻率越來越高，規(guī)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(xué)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(shù)：HFSS采用了先進的剖分技術(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提高仿真速度，為用戶提供高效精準(zhǔn)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(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)都離不開兩個關(guān)鍵詞：AI和芯片，這就來問問AI芯片設(shè)計需要注意哪些？

4. AI芯片設(shè)計的要點有哪些？

在AI芯片設(shè)計中，需要考慮以下幾個關(guān)鍵點：

功耗和性能優(yōu)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(tǒng)級優(yōu)化和驗證

可靠性和長壽命

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(yīng)？

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(shù)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(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)測熱源的分布，并將熱效應(yīng)與電磁場仿真（如 HFSS）相結(jié)合。在考慮溫度效應(yīng)時，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拿捏了這種場景下的基本步驟，而實際操作時會涉及更多細(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的場景實戰(zhàn)，它將如何應(yīng)對？

手把手實操

6. 同時仿真PCB + PKG + Interposer時，網(wǎng)格剖分跨了三個維度，有什么技術(shù)能很好的處理嗎？

當(dāng)仿真 PCB + PKG + Interposer 時，網(wǎng)格剖分跨了三個維度，這需要使用能夠處理復(fù)雜電磁場結(jié)構(gòu)的軟件來解決。HFSS 電磁場仿真軟件具有網(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加速仿真運算。在使用網(wǎng)格融合技術(shù)時，仍需要考慮許多因素，如設(shè)計布局、電學(xué)要求和計算資源等，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?qū)е拢?/p>

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。

計算頻率范圍的問題：設(shè)置的頻率范圍不合理，例如計算頻率過高。

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。

計算機硬件問題：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)格和計算機硬件等來修復(fù)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(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(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(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)把基本邏輯和實現(xiàn)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(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專業(yè)的學(xué)生，想要找尋一個最熱門的就業(yè)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(yè)畢業(yè)生，最熱門的幾個行業(yè)。

作為一名電磁場專業(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、移動設(shè)備等。

汽車電子行業(yè)：包括自動駕駛技術(shù)、電動汽車等。

電力和能源行業(yè)：包括電力系統(tǒng)設(shè)計、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。

航空航天和國防行業(yè)：包括飛機設(shè)計、衛(wèi)星技術(shù)等。

嗯回答得不錯，基本上都涵蓋了。

如今智能駕駛領(lǐng)域也非常熱門，進入汽車芯片行業(yè)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(yè)的畢業(yè)生，需要具備哪些技能，才能進入汽車芯片行業(yè)？

如果要進入汽車芯片行業(yè)，作為電磁場專業(yè)的畢業(yè)生，我認(rèn)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(chǎn)品熱分析軟件，如Icepak。

汽車電子知識：對汽車電子系統(tǒng)的基本原理和設(shè)計有扎實的了解。

團隊合作能力：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，HFSS在電磁場行業(yè)大名鼎鼎，一直也被稱為是業(yè)界的黃金標(biāo)準(zhǔn)。對電磁場專業(yè)學(xué)生來說，學(xué)會HFSS走遍天下都不怕。希望各位同學(xué)能夠掌握扎實的理論知識，持續(xù)修煉自己的各項技能，找到理想的工作。

本次評估到此結(jié)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(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在電磁場仿真方面的妙招。

審核編輯 ：李倩