"只有經(jīng)過嚴酷的考驗，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(fù)雜的電磁場環(huán)境。

精度高：HFSS仿真精度高，可以提供準確的結(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，黃金標準名副其實。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)標準和法規(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(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?。骸癝weep 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，或者在網(wǎng)格細化的過程中出現(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，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(shù)將每一行的數(shù)據(jù)按照X坐標和Y坐標的值進行排序。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)界的黃金標準。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