JP4644740B2 - シミュレーションシステム、およびシミュレーションプログラム - Google Patents

Description

本発明は、ＦＤＴＤ法による電磁界解析とＳＰＩＣＥなどによる回路解析を融合したシミュレーションを行うシミュレーションシステム、シミュレーションプログラムおよび該プログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体に関するものである。特に、ＰＣクラスタやグリッドコンピューティング環境などのように複数のコンピュータを使用したり、コンピュータ内の複数のＣＰＵを使用して、上述したシミュレーションを並列処理で行うシミュレーションシステム、シミュレーションプログラムおよび該プログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体に関する。

電磁界の過渡的な挙動をコンピュータを使った数値シミュレーションによって解析する方法の１つに、ＦＤＴＤ（Ｆｉｎｉｔｅ Ｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅ Ｔｉｍｅ Ｄｏｍａｉｎ、有限差分時間領域）法がある。また、ＳＰＩＣＥ（Ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ Ｐｒｏｇｒａｍ ｗｉｔｈ Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ Ｅｍｐｈａｓｉｓ）などの回路解析プログラムをコンピュータで実行することにより、回路の過渡的な挙動を数値シミュレーションによって解析する方法がある。

さらに、電磁界解析と回路解析を融合した数値シミュレーション方法（以下、融合シミュレーション法とする）が提案されている。融合シミュレーション方法は、回路素子の特性とその周囲の電磁界現象を統一的に解析できるので、回路中を伝搬する高周波信号の解析に非常に有用である。

本出願人は、先に、融合シミュレーション法を実行するシミュレーション装置に関する提案をしている（例えば、特許文献１参照。）。この提案では、ＦＤＴＤ法のセルに回路の外部端子を割り当てたセル（以下、回路セルとする）の電界および磁界を、それぞれ、回路端子に接続された等価回路の電圧および電流に対応させることによって、電磁界解析と回路解析の連携が図られている。この提案によれば、少ない計算量で安定した解を得ることができるという効果が得られる。

しかし、単一のＣＰＵ（演算処理装置）を有する１台のコンピュータを用いて従来の融合シミュレーション法を行う場合には、解析領域がハードディスクやメモリの容量などの計算資源によって制約されてしまう。また、計算時間もＣＰＵやメモリの動作速度によりほぼ決まってしまう。

従って、より大きな領域の解析を高速で行うには、複数のＣＰＵによる並列処理が望ましい。そこで、従来の融合シミュレーション法の解析精度を低下させることなく、１台のコンピュータでは解析困難であるような大きな領域の解析を２台以上の複数のコンピュータを用いた並列処理によって効率よく、短時間で行うシステムが提案されている（例えば、特許文献２参照。）。

以下、コンピュータとＣＰＵを総称して処理装置と呼ぶ。また、以下の説明において、混同を避けるため、名称が同じでも物理的に異なる構成については、その名称の後に単一または連続したアルファベット（ＡやＡａなど）を付記して、区別する。

図１１は、従来の並列処理による融合シミュレーション法において分割された解析領域の構成を示す図である。図１１に示す例では、プリント基板１は、分割境界２により、電磁界解析領域Ｈ３と電磁界解析領域Ｊ４に分割されている。そして、回路部Ｆ５および回路部Ｇ６は、それぞれ、電磁界解析領域Ｈ３および電磁界解析領域Ｊ４の閉じられた空間内に配置されている。回路部Ｆ５および回路部Ｇ６は、ＬＳＩ等の回路素子で構成されている。

図１２は、従来の並列処理による融合シミュレーション法を行うシミュレーションシステムの構成を示す図である。図１１に示す解析領域の構成に対して、図１２に示すように、処理装置Ａ１１、処理装置Ｂ１２、処理装置Ｄ１３および処理装置Ｅ１４は、それぞれ、電磁界解析領域Ｈ３に対する電磁界解析、電磁界解析領域Ｊ４に対する電磁界解析、回路部Ｆ５に対する回路解析、および回路部Ｇ６に対する回路解析を担当する。

処理装置Ａ１１と処理装置Ｂ１２の間では、磁界データ（Ｈ）と電界データ（Ｅ）の受け渡しが行われる。処理装置Ａ１１と処理装置Ｄ１３の間、および処理装置Ｂ１２と処理装置Ｅ１４の間では、それぞれ、容量データ（Ｃ）と電流データ（Ｉ）と電圧データ（Ｖ）の受け渡しが行われる。一方、処理装置Ｄ１３と処理装置Ｅ１４の間では、データの受け渡しが発生しない。これは、図１１に示すように、回路部Ｆ５および回路部Ｇ６が、それぞれ、電磁界解析領域Ｈ３および電磁界解析領域Ｊ４の閉じられた空間内に配置されているからである。

図１３は、電流源法を用いた回路部の等価回路の構成を示す図である。図１３に示すように、等価回路２１は、回路モデル部２２の両極の間に接続された電流源２３と、この電流源２３と並列に接続されたコンデンサ２４により表される。処理装置Ｄ１３の回路解析部Ｄａ１５および処理装置Ｅ１４の回路解析部Ｅａ１６は、この等価回路２１に基づいて、例えば、ＳＰＩＣＥによる回路解析を行い、回路モデル部２２の両極に印加される電圧Ｖを求める。

特開平１１−１５３６３４号公報 特開２００４−５４６４２号公報

しかしながら、上述した従来の並列処理による融合シミュレーション法において、空間分割によって、回路部が複数の電磁界解析領域に跨がってしまうと、回路部の、一方の電磁界解析領域に含まれる部分の回路解析を行う際に、他方の電磁界解析領域に含まれる部分の電流と電圧のデータが不足する。そのため、回路解析を行うことができなくなってしまう。

これを回避するには、図１１に示すように、閉じられた電磁界解析領域内に回路部が配置されるように、プリント基板を分割する必要がある。しかし、実際のプリント基板には、多くの回路部品が複雑に入り組んで配置されるため、プリント基板をそのように分割することは極めて困難である。つまり、近時のように、多数のＬＳＩがプリント基板に搭載されていると、シミュレーションを行うことができないという問題点がある。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、ＦＤＴＤ法の空間分割により回路部が複数の電磁界解析領域に跨がる場合に、並列処理による融合シミュレーション法を効率よく行うことができるシミュレーションシステム、シミュレーションプログラムおよび該プログラムを記録した記録媒体を提供することを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、以下の特徴を有する。すなわち、解析対象領域を複数の電磁界解析領域に分割し、電磁界解析手段としての機能を有する複数の処理装置を用いた並列処理によって、それら複数の電磁界解析領域に対する電磁界解析を行う。また、回路解析手段としての機能を有する処理装置によって、前記解析対象領域に含まれる回路部に対する回路解析を行う。

さらに、電磁界解析を行う処理装置と回路解析を行う処理装置との間のデータの受け渡しを行う集約手段としての機能を有する処理装置を設け、この処理装置に、電磁界解析を行う複数の処理装置から、回路解析に必要なデータを集約し、集約したデータを、回路解析を行う処理装置へ渡す。また、集約手段としての機能を有する処理装置に、回路解析を行う処理装置から、電磁界解析に必要なデータを集約し、集約したデータを、電磁界解析を行う処理装置へ渡す。

この発明によれば、電磁界解析手段により得られたデータは、集約手段を経由して回路解析手段に渡される。また、回路解析手段により得られたデータは、集約手段を経由して電磁界解析手段に渡される。従って、空間分割によって回路部が複数の電磁界解析領域に跨がっても、回路解析手段は、回路部を分割しないで、回路解析を行うことができる。

本発明にかかるシミュレーションシステム、シミュレーションプログラムおよび該プログラムを記録した記録媒体は、ＦＤＴＤ法の空間分割により回路部が複数の電磁界解析領域に跨がる場合でも、並列処理による融合シミュレーション法を効率よく行うことができるという効果を奏する。

図１は、この発明の実施の形態１における解析領域の構成を示す図である。 図２は、この発明の実施の形態１にかかるシミュレーションシステムの構成を示す図である。 図３は、この発明の実施の形態１にかかるシミュレーションシステムの回路セル情報テーブルの構成を示す図である。 図４は、各処理装置のハードウェア構成を示す図である。 図５は、この発明の実施の形態１にかかるシミュレーションシステムの電磁界解析を担当する処理装置の動作を説明する図である。 図６は、この発明の実施の形態１にかかるシミュレーションシステムのデータ集約を担当する処理装置の動作を説明する図である。 図７は、この発明の実施の形態１にかかるシミュレーションシステムの回路解析を担当する処理装置の動作を説明する図である。 図８は、この発明の実施の形態２における解析領域の構成を示す図である。 図９は、この発明の実施の形態２にかかるシミュレーションシステムの構成を示す図である。 図１０は、この発明の実施の形態２にかかるシミュレーションシステムの回路セル情報テーブルの構成を示す図である。 図１１は、従来の解析領域の構成を示す図である。 図１２は、従来のシミュレーションシステムの構成を示す図である。 図１３は、電流源法を用いた回路部の等価回路の構成を示す図である。

符号の説明

３１ プリント基板
３３，３４ 電磁界解析領域
３５ 回路部
３６，３７ 回路ブロック
４１，４２，４３，４４，７１ 処理装置
４５，４７ 電磁界解析部
５５，７２ 回路解析部
５２ 回路セルデータの集約部

以下に、本発明にかかるシミュレーションシステム、シミュレーションプログラムおよび該プログラムを記録した記録媒体の実施例を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施例によりこの発明が限定されるものではない。

実施の形態１
（シミュレーションシステムの構成）
図１は、実施の形態１の融合シミュレーション法において分割された解析領域の構成を示す図である。図１に示すように、実施の形態１では、プリント基板３１は、分割境界３２により、電磁界解析領域Ｈ３３と電磁界解析領域Ｊ３４に分割されている。回路部３５は、電磁界解析領域Ｈ３３と電磁界解析領域Ｊ３４に跨がって配置されている。

プリント基板３１は、解析対象領域である。電磁界解析領域Ｈ３３および電磁界解析領域Ｊ３４は、ＦＤＴＤ法などによる電磁界解析対象領域である。回路部３５は、ＳＰＩＣＥなどによる回路解析対象領域である。回路部３５は、ＬＳＩ等の回路素子で構成されている。

図２は、この発明の実施の形態１にかかるシミュレーションシステムの構成を示す図である。図１に示す解析領域の構成に対して、図２に示すように、処理装置Ａ４１、処理装置Ｂ４２、処理装置Ｃ４３および処理装置Ｄ４４は、それぞれ、電磁界解析領域Ｈ３３に対する電磁界解析、電磁界解析領域Ｊ３４に対する電磁界解析、回路セルのデータの集約、および回路部３５に対する回路解析を担当する。

処理装置Ａ４１、処理装置Ｂ４２および処理装置Ｃ４３は、ネットワークを介して相互にデータ通信が可能な状態に接続されている。また、処理装置Ｄ４４は、処理装置Ｃ４３に、ネットワークを介して相互にデータ通信が可能な状態に接続されている。

処理装置Ａ４１は、電磁界解析部Ａａ４５および電圧値・電流値交換部Ａｂ４６を備えている。処理装置Ｂ４２は、電磁界解析部Ｂａ４７および電圧値・電流値交換部Ｂｂ４８を備えている。電磁界解析部Ａａ４５および電磁界解析部Ｂａ４７は、それぞれ、電磁界解析領域Ｈの構造データ４９および電磁界解析領域Ｊの構造データ５０に基づいて、回路セル５１の辺における電界Ｅと、その周囲の磁界Ｈとの過渡的な変化を計算する。

電圧値・電流値交換部Ａｂ４６および電圧値・電流値交換部Ｂｂ４８は、それぞれ、回路セルの周りの磁界（Ｈ）を電流（Ｉ）に変換し、その電流値を処理装置Ｃ４３へ渡す。また、電圧値・電流値交換部Ａｂ４６および電圧値・電流値交換部Ｂｂ４８は、それぞれ、処理装置Ｃ４３から渡される電圧（Ｖ）を電界（Ｅ）に変換して回路セルに設定する。

処理装置Ｃ４３は、回路セルデータの集約部５２を備えている。回路セルデータの集約部５２は、処理装置Ａ４１および処理装置Ｂ４２から等価回路の容量（Ｃ）と等価回路の電流（Ｉ）を受け取るとともに、処理装置Ｄ４４から等価回路の電圧（Ｖ）を受け取り、それらを集約した回路セル情報テーブル５３を作成する。

そして、回路セルデータの集約部５２は、回路セルの配置・接続情報データ５４に基づいて、回路セル情報テーブル５３から、回路解析に必要なデータを選択して処理装置Ｄ４４へ渡す。また、回路セルデータの集約部５２は、回路セルの配置・接続情報データ５４に基づいて、回路セル情報テーブル５３から、電磁界解析部Ａａ４５による電磁界解析に必要なデータを選択して処理装置Ａ４１に渡し、電磁界解析部Ｂａ４７による電磁界解析に必要なデータを選択して処理装置Ｂ４２に渡す。

処理装置Ｄ４４は、回路解析部５５を備えている。回路解析部５５は、回路部のネットリスト５６に基づいて、ネットリストの回路方程式を解く。ＦＤＴＤ法の電磁界の計算方法、等価回路の電流の計算方法、等価回路の電圧から回路セルの電界を計算する方法などについては、前記特許文献１および特許文献２に詳述されているので、ここでは説明を省略する。

図３は、この発明の実施の形態１にかかるシミュレーションシステムの回路セル情報テーブルの構成を示す図である。図３に示すように、回路セル情報テーブル５３では、空間内配置情報フィールド６１、容量値フィールド６２、電圧値フィールド６３、電流値フィールド６４およびネットリスト接続情報フィールド６５によりレコードが構成されている。

空間内配置情報フィールド６１には、回路セルの空間内における座標の情報が格納される。容量値フィールド６２および電流値フィールド６４には、それぞれ、処理装置Ａ４１または処理装置Ｂ４２から渡される等価回路の容量値と等価回路の電流値が格納される。電圧値フィールド６３には、処理装置Ｄ４４から渡される等価回路の電圧値が格納される。ネットリスト接続情報フィールド６５には、等価回路が接続しているネットリストの情報が格納される。

回路セルデータの集約部５２は、回路セル情報テーブル５３の各レコードの空間内配置情報フィールド６１を参照する。回路セルデータの集約部５２は、空間内配置情報フィールド６１に電磁界解析領域Ｈ３３内の座標が格納されているレコードについては、その電圧値フィールド６３の格納値を処理装置Ａ４１に渡す。一方、空間内配置情報フィールド６１に格納されている座標が電磁界解析領域Ｊ３４内の座標であれば、回路セルデータの集約部５２は、そのレコードの電圧値フィールド６３の格納値を処理装置Ｂ４２に渡す。

また、回路セルデータの集約部５２は、ネットリスト接続情報フィールド６５に格納されている接続先ネットリストの情報に基づいて、そのネットリストの解析を担当している処理装置Ｄ４４に、そのレコードの容量値フィールド６２および電流値フィールド６４のそれぞれの格納値を渡す。ここでは、回路セル情報テーブル５３のすべてのレコードについて、容量値フィールド６２の格納値と電流値フィールド６４の格納値を渡す先は、処理装置Ｄ４４である。

図４は、各処理装置のハードウェア構成を示す図である。図４に示すように、処理装置Ａ４１、処理装置Ｂ４２、処理装置Ｃ４３および処理装置Ｄ４４の各処理装置は、ＣＰＵ１０１、ＲＯＭ１０２、ＲＡＭ１０３、ＨＤＤ（ハードディスクドライブ）１０４、ＨＤ（ハードディスク）１０５、ＦＤＤ（フレキシブルディスクドライブ）１０６、着脱可能な記録媒体の一例としてのＦＤ（フレキシブルディスク）１０７、ディスプレイ１０８、Ｉ／Ｆ（インターフェース）１０９、キーボード１１０、マウス１１１、スキャナ１１２、およびプリンタ１１３を備えている。また、各構成部は、バス１００によってそれぞれ接続されている。

ここで、ＣＰＵ１０１は、処理装置の全体の制御を司る。ＲＯＭ１０２は、ブートプログラムなどのプログラムを記憶している。ＲＡＭ１０３は、ＣＰＵ１０１のワークエリアとして使用される。ＨＤＤ１０４は、ＣＰＵ１０１の制御に従ってＨＤ１０５に対するデータのリード／ライトを制御する。ＨＤ１０５は、ＨＤＤ１０４の制御で書き込まれたデータを記憶する。

ＦＤＤ１０６は、ＣＰＵ１０１の制御に従ってＦＤ１０７に対するデータのリード／ライトを制御する。ＦＤ１０７は、ＦＤＤ１０６の制御で書き込まれたデータを記憶したり、ＦＤ１０７に記憶されたデータを処理装置に読み取らせたりする。

また、着脱可能な記録媒体として、ＦＤ１０７のほか、ＣＤ−ＲＯＭ（ＣＤ−Ｒ、ＣＤ−ＲＷ）、ＭＯ、ＤＶＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ Ｄｉｓｋ）、メモリーカードなどであってもよい。ディスプレイ１０８は、カーソル、アイコンあるいはツールボックスをはじめ、文書、画像、機能情報などのデータを表示する。このディスプレイ１０８は、例えば、ＣＲＴ、ＴＦＴ液晶ディスプレイ、プラズマディスプレイなどを採用することができる。

Ｉ／Ｆ１０９は、通信回線を通じてインターネットなどのネットワーク１１４に接続され、このネットワーク１１４を介して他の装置に接続される。そして、Ｉ／Ｆ１０９は、ネットワーク１１４と内部のインターフェースを司り、外部装置からのデータの入出力を制御する。Ｉ／Ｆ１０９には、例えばモデムやＬＡＮアダプタなどを採用することができる。

キーボード１１０は、文字、数字、各種指示などの入力のためのキーを備え、データの入力を行う。また、タッチパネル式の入力パッドやテンキーなどであってもよい。マウス１１１は、カーソルの移動や範囲選択、あるいはウィンドウの移動やサイズの変更などを行う。ポインティングデバイスとして同様に機能を備えるものであれば、トラックボールやジョイスティックなどであってもよい。

スキャナ１１２は、画像を光学的に読み取り、処理装置内に画像データを取り込む。なお、スキャナ１１２は、ＯＣＲ機能を持たせてもよい。また、プリンタ１１３は、画像データや文書データを印刷する。プリンタ１１３には、例えば、レーザプリンタやインクジェットプリンタを採用することができる。

前記電磁界解析部Ａａ４５、電圧値・電流値交換部Ａｂ４６、電磁界解析部Ｂａ４７、電圧値・電流値交換部Ｂｂ４８、回路セルデータの集約部５２および回路解析部５５は、具体的には、例えば、図４に示すＲＯＭ１０２、ＲＡＭ１０３、ＨＤ１０５などの記録媒体に記録されたプログラムを、ＣＰＵ１０１が実行することによって、またはＩ／Ｆ１０９によって、その機能を実現する。また、前記回路セル情報テーブル５３は、図４に示すＲＡＭ１０３やＨＤ１０５などの記録媒体に作成される。

（シミュレーションシステムの動作）
図５は、この発明の実施の形態１にかかるシミュレーションシステムの電磁界解析を担当する処理装置の動作を説明する図である。図５に示すように、処理装置Ａ４１および処理装置Ｂ４２の電磁界解析処理が開始されると、まず、処理装置Ａ４１は、電磁界解析領域Ｈの構造データ４９を読み込む。同様に、処理装置Ｂ４２は、電磁界解析領域Ｊの構造データ５０を読み込む（ステップＳ１）。

次いで、処理装置Ａ４１は、電磁界解析領域Ｈ３３に含まれる回路セル５１の等価回路の容量を計算し、その値（等価回路容量）を処理装置Ｃ４３の回路セルデータの集約部５２へ送信する。また、同様に、処理装置Ｂ４２は、電磁界解析領域Ｊ３４に含まれる回路セル５１の等価回路の容量を計算し、その値（等価回路容量）を回路セルデータの集約部５２へ送信する（ステップＳ２）。そして、処理装置Ａ４１および処理装置Ｂ４２は、電磁界を初期化する（ステップＳ３）。

次いで、電磁界解析部Ａａ４５および電磁界解析部Ｂａ４７は、磁界を計算し（ステップＳ４）、境界部の磁界を交換する（ステップＳ５）。ここまでで、全空間内の磁界配置が確定する。従って、電圧値・電流値交換部Ａｂ４６は、電磁界解析領域Ｈ３３に含まれる回路セル５１の周りの磁界を回路セルの等価電流に変換する。同様に、電圧値・電流値交換部Ｂｂ４８は、電磁界解析領域Ｊ３４に含まれる回路セル５１の周りの磁界を回路セルの等価電流に変換する（ステップＳ６）。

次いで、処理装置Ａ４１および処理装置Ｂ４２は、電圧値・電流値交換部Ａｂ４６および電圧値・電流値交換部Ｂｂ４８により得た等価電流の値を処理装置Ｃ４３の回路セルデータの集約部５２へ送信する（ステップＳ７）。そして、電磁界解析部Ａａ４５および電磁界解析部Ｂａ４７は、電界を計算して解析する（ステップＳ８）。

電界の解析が終了すると、処理装置Ａ４１および処理装置Ｂ４２は、回路セルデータの集約部５２に対して回路セルの電圧値を要求する。処理装置Ａ４１および処理装置Ｂ４２は、電圧値の要求に対する応答として、回路セルデータの集約部５２から対応する電圧値を受信する（ステップＳ９）。そして、電圧値・電流値交換部Ａｂ４６および電圧値・電流値交換部Ｂｂ４８は、それぞれが受信した電圧値を回路セルの電界に変換し、それを回路セルに設定する（ステップＳ１０）。

電磁界解析部Ａａ４５および電磁界解析部Ｂａ４７は、それぞれが担当する電磁界解析領域内のすべての回路セルの電界を設定した後、境界部の電界を交換する（ステップＳ１１）。ここまでで、ある時刻における全空間内の電界が確定する。次いで、処理装置Ａ４１および処理装置Ｂ４２は、電磁界解析の終了時刻であるか否かを判定する（ステップＳ１２）。

その結果、終了時刻であれば（ステップＳ１２：Ｙｅｓ）、処理装置Ａ４１および処理装置Ｂ４２は、図５に示す一連の電磁界解析処理を終了する。一方、終了時刻でなければ（ステップＳ１２：Ｎｏ）、時刻を進め（ステップＳ１３）、終了時刻に到達するまで、ステップＳ４以降の処理を繰り返す。

図６は、この発明の実施の形態１にかかるシミュレーションシステムのデータ集約を担当する処理装置の動作を説明する図である。図６に示すように、処理装置Ｃ４３のデータ集約処理が開始されると、まず、処理装置Ｃ４３は、回路セルの配置・接続情報データ５４を読み込み、回路セル情報として、回路セルの空間内の配置データと回路ネット内の接続情報を取得する（ステップＳ２１）。

そして、回路セルデータの集約部５２は、予め用意された回路セル情報テーブル５３の各フィールドに回路セルの空間内の配置データおよび回路ネット内の接続情報を格納し、回路セル情報テーブル５３を作成する（ステップＳ２２）。その後、回路セルデータの集約部５２は、前記ステップＳ２において処理装置Ａ４１および処理装置Ｂ４２から送信された等価回路の容量値を受信し、回路セル情報テーブル５３にその容量値を格納する（ステップＳ２３）。

次いで、回路セルデータの集約部５２は、等価回路の容量値を処理装置Ｄ４４の回路解析部５５へ送信する（ステップＳ２４）。その後、回路セルデータの集約部５２は、前記ステップＳ７において処理装置Ａ４１の電圧値・電流値交換部Ａｂ４６および処理装置Ｂ４２の電圧値・電流値交換部Ｂｂ４８から送信された等価電流の値を受信し、回路セル情報テーブル５３にその電流値を格納する（ステップＳ２５）。

その後、回路セルデータの集約部５２は、処理装置Ｄ４４の回路解析部５５から電流値の要求を受け取ると、回路セル情報テーブル５３を参照し、対応する電流値を回路解析部５５へ送信する（ステップＳ２６）。その後、回路セルデータの集約部５２は、回路解析部５５から等価回路の電圧値を受信し、回路セル情報テーブル５３にその電圧値を格納する（ステップＳ２７）。

そして、回路セルデータの集約部５２は、処理装置Ａ４１および処理装置Ｂ４２から電圧値の要求を受け取ると、回路セル情報テーブル５３を参照し、対応する電圧値を処理装置Ａ４１の電圧値・電流値交換部Ａｂ４６または処理装置Ｂ４２の電圧値・電流値交換部Ｂｂ４８へ送信する（ステップＳ２８）。送信された電圧値は、前記ステップＳ９において、処理装置Ａ４１または処理装置Ｂ４２により受信される。

次いで、データ集約処理の終了か否か、すなわち処理装置Ａ４１および処理装置Ｂ４２での電磁界解析と、処理装置Ｄ４４での回路解析が終了したか否かを判定する（ステップＳ２９）。その結果、終了であれば（ステップＳ２９：Ｙｅｓ）、処理装置Ｃ４３は、図６に示す一連のデータ集約処理を終了する。一方、終了でなければ（ステップＳ２９：Ｎｏ）、終了となるまで、ステップＳ２５以降の処理を繰り返す。

図７は、この発明の実施の形態１にかかるシミュレーションシステムの回路解析を担当する処理装置の動作を説明する図である。図７に示すように、処理装置Ｄ４４の回路解析処理が開始されると、まず、処理装置Ｄ４４は、回路部のネットリスト５６を読み込む（ステップＳ３１）。そして、回路解析部５５は、前記ステップＳ２４において回路セルデータの集約部５２から送信された等価回路の容量値を受信し（ステップＳ３２）、回路の初期状態を計算する（ステップＳ３３）。

次いで、回路解析部５５は、回路セルデータの集約部５２に対して回路セルの等価電流の値を要求する。回路解析部５５は、その電流値の要求に対する応答として、前記ステップＳ２６において回路セルデータの集約部５２から送信された電流値を受信する（ステップＳ３４）。そして、回路解析部５５は、ネットリストに記述されているすべての回路セルの等価回路の電流値を受信した後に、ネットリストの回路方程式を解く（ステップＳ３５）。

それによって、回路セルの等価回路の電圧が確定する。従って、処理装置Ｄ４４は、回路セルデータの集約部５２へその電圧値を送信する（ステップＳ３６）。送信された電圧値は、前記ステップＳ２７において、処理装置Ｃ４３により受信される。

次いで、処理装置Ｄ４４は、回路解析の終了時刻であるか否かを判定する（ステップＳ３７）。その結果、終了時刻であれば（ステップＳ３７：Ｙｅｓ）、処理装置Ｄ４４は、図７に示す一連の回路解析処理を終了する。一方、終了時刻でなければ（ステップＳ３７：Ｎｏ）、時刻を進め（ステップＳ３８）、終了時刻に到達するまで、ステップＳ３４以降の処理を繰り返す。

実施の形態１によれば、電磁界解析部Ａａ４５および電磁界解析部Ｂａ４７のそれぞれで得られたデータが回路セルデータの集約部５２に集約され、それらのデータが回路セルデータの集約部５２から回路解析部５５に渡される。従って、空間分割によって回路部３５が電磁界解析領域Ｈ３３と電磁界解析領域Ｊ３４に跨がり、回路部３５の回路端子が、分割された空間領域に分散配置される回路セルに割り当てられている場合でも、回路解析部５５は、回路部３５を分割しないで、回路解析を行うことができる。

また、実施の形態１によれば、並列処理による融合シミュレーション法を効率よく行うことができる。例えば、図１に示す解析領域の構成に対して、回路部３５が分割境界３２により分割されないように、回路部３５を含む広い領域（例えば、３．５ｃｍ×３．５ｃｍ×２ｍｍ程度）を１つの領域とする。この領域に対して１台の処理装置を用いて、ＦＤＴＤ法により高精度に１０ｎｓの時間までの解析を行うと、４ＧＢのメモリが必要であり、計算が終了するまで４２日の時間がかかると試算される。それに対して、実施の形態１のように、例えば、その試算で用いた領域を６４個に分割し、６４台の処理装置を用いて並列に処理する場合には、処理装置１台あたりに必要なメモリは６４ＭＢで済み、１８時間で計算が終了すると試算される。

実施の形態２
（シミュレーションシステムの構成）
図８は、実施の形態２の融合シミュレーション法において分割された解析領域の構成を示す図である。図８に示すように、実施の形態２では、回路部３５が回路ブロックＫ３６と回路ブロックＬ３７の２つに分割されている。回路解析対象領域である回路ブロックＫ３６と回路ブロックＬ３７の分け方は、電磁界解析対象領域である電磁界解析領域Ｈ３３と電磁界解析領域Ｊ３４の分け方に依存しない。

図９は、この発明の実施の形態２にかかるシミュレーションシステムの構成を示す図である。図８に示す解析領域の構成に対して、図９に示すように、処理装置Ｄ４４および処理装置Ｅ７１は、それぞれ、回路ブロックＫ３６に対する回路解析および回路ブロックＬ３７に対する回路解析を担当する。処理装置Ｄ４４および処理装置Ｅ７１は、ネットワークを介して相互に、また、処理装置Ｃ４３に、データ通信が可能な状態に接続されている。

処理装置Ｃ４３は、処理装置Ｄ４４および処理装置Ｅ７１から等価回路の電圧（Ｖ）を受け取り、それらを集約した回路セル情報テーブル５３を作成する。回路セルデータの集約部５２は、回路セルの配置・接続情報データ５４に基づいて、回路セル情報テーブル５３から、処理装置Ｄ４４での回路解析に必要なデータを選択して処理装置Ｄ４４へ渡し、処理装置Ｅ７１での回路解析に必要なデータを選択して処理装置Ｅ７１へ渡す。

処理装置Ｄ４４は、回路解析部Ｄａ５５を備えている。回路解析部Ｄａ５５は、回路ブロックＫのネットリストＭ７３に基づいて、ネットリストの回路方程式を解く。処理装置Ｅ７１は、回路解析部Ｅａ７２を備えている。回路解析部Ｅａ７２は、回路ブロックＬのネットリストＮ７４に基づいて、ネットリストの回路方程式を解く。また、回路解析部Ｄａ５５と回路解析部Ｅａ７２は、回路ブロックＫ３６と回路ブロックＬ３７の接続部分のデータ交換を行う。

図１０は、この発明の実施の形態２にかかるシミュレーションシステムの回路セル情報テーブルの構成を示す図である。図１０に示すように、実施の形態２では、回路セル情報テーブル５３のネットリスト接続情報フィールド６５に、等価回路が接続しているネットリストを判別する情報（ネットリストＭ、ネットリストＮ）が格納される。

このネットリストの判別情報があることによって、回路ブロックＫ３６内の回路セルについては、回路セルデータの集約部５２を介して、回路ブロックＫのネットリストを実行している回路解析部Ｄａ５５と電磁界解析部Ａａ４５との間でデータを交換することができる。回路ブロックＬ３７内の回路セルについても同様である。

処理装置Ｅ７１のハードウェア構成は、図４に示す通りである。その他の構成は、実施の形態１と同じである。実施の形態１と同様の構成については、説明が重複するので、省略する。また、処理装置Ｅ７１の動作は、図７に示す処理装置Ｄ４４の回路解析処理と同じである。ただし、図７のステップＳ３５において、回路解析部Ｄａ５５と回路解析部Ｅａ７２は、それぞれがネットリストの回路方程式を解く際に、回路ブロックＫ３６と回路ブロックＬ３７の接続部分のデータを交換する。

実施の形態２によれば、電磁界解析部Ａａ４５および電磁界解析部Ｂａ４７のそれぞれで得られたデータが回路セルデータの集約部５２に集約され、回路セルデータの集約部５２から回路解析部Ｄａ５５および回路解析部Ｅａ７２に、それぞれの解析部での回路解析に必要なデータが渡される。従って、ＦＤＴＤ法での空間分割とは関係なく、回路部３５を回路ブロックＫ３６と回路ブロックＬ３７に分割することができるので、信号線の少ない回路ブロック間を選んで分割することができる。

例えば、回路ブロックＫ３６と回路ブロックＬ３７の間のデータ通信が必要な信号線の数を数十本程度に抑えることができるので、回路解析部Ｄａ５５と回路解析部Ｅａ７２の間の通信時間は、短時間で済み、ボトルネックにはならない。それに対して、図８に示す解析領域の構成に対して、回路ブロックＫ３６と回路ブロックＬ３７を無視して、電磁界解析領域Ｈ３３と電磁界解析領域Ｊ３４を分ける分割境界３２で５ｍｍ×５ｍｍ程度の回路部３５を分割すると、相互のデータ通信に必要な信号線の数が５万本程度になると推測される。

この場合、回路解析部Ｄａ５５および回路解析部Ｅａ７２が、例えばダイアコプティクス法として知られる分割回路解析手法により回路方程式を解く過程において、回路解析部Ｄａ５５と回路解析部Ｅａ７２の間で、最低でも５万個のデータを、１回のイタレーションあたり、２回やり取りする必要がある。収束するまでに１時刻あたり３回のイタレーションが行われると仮定すると、１時刻あたり３０万個のデータを通信する必要がある。

データ１個あたり８バイトとすると、１時刻のデータ通信量は２４０万バイト（１９２０万ビット）となる。通信速度が平均して１０Ｍｂｐｓ程度であると仮定すると、１時刻あたりのデータ通信に約１．８秒を要すことになる。ＦＤＴＤ法では５０ｆｓ程度の時間間隔で解析が行われる。従って、１０ｎｓの時間まで解析すると、回路解析部Ｄａ５５と回路解析部Ｅａ７２の間の通信時間だけで１００時間かかることになり、これが大きなボトルネックとなるため、実用的でない。

以上において本発明は、上述した実施の形態１および２に限らず、種々変更可能である。例えば、電圧値・電流値交換部Ａｂ４６および電圧値・電流値交換部Ｂｂ４８を、データ集約を担当する処理装置に設けてもよいし、回路解析を担当する処理装置に設けてもよい。また、データ集約を担当する処理装置をなくし、それと同等の機能を、電磁界解析を担当する処理装置に設けてもよいし、回路解析を担当する処理装置に設けてもよい。

さらに、回路部３５のネットリストが互いに接続関係のない独立した複数のネットリストからなる場合には、データ集約を担当する処理装置として、それぞれのネットリストで記述される回路に対応する複数の処理装置を設け、接続関係のない独立したネットリストごとにデータを集約するようにしてもよい。また、データ集約を担当する処理装置は、回路セルの空間内の配置情報とネットリスト内の接続情報を読み込む処理を行う代わりに、電磁界解析を担当する処理装置や回路解析を担当する処理装置との通信により、これらの情報を取得するようにしてもよい。

また、処理装置Ａ４１、処理装置Ｂ４２、処理装置Ｃ４３、処理装置Ｄ４４および処理装置Ｅ７１は、図４に示すようなコンピュータではなく、それらのうちの２つ以上が、単一の筐体内に複数のＣＰＵが内蔵されたコンピュータの、その内蔵されたＣＰＵであってもよい。さらに、電磁界解析を担当する処理装置の数や回路解析を担当する処理装置の数は、上述した例に限らない。

Claims (10)

1. 解析対象領域を複数の電磁界解析領域に分割するとともに、前記解析対象領域に含まれる回路部を、回路を記述するネットリストの情報に基づいて複数の回路ブロックに分割し、相互にデータの受け渡しが可能な複数の処理手段を連携させながら、前記電磁界解析領域に対する電磁界解析と、前記回路ブロックに対する回路解析を行うシミュレーションシステムであって、
   前記電磁界解析を行う複数の電磁界解析手段と、
   前記回路解析を行う複数の回路解析手段と、
   前記回路解析手段での回路解析に必要なデータを前記電磁界解析手段から集約し、それぞれの前記回路解析手段での回路解析に必要なデータを、対応する前記回路解析手段に渡す集約手段と、
   を備えることを特徴とするシミュレーションシステム。
2. 前記集約手段は、前記電磁界解析手段での電磁界解析に必要なデータを前記回路解析手段から受け取り、それぞれの前記電磁界解析手段での電磁界解析に必要なデータを、対応する前記電磁界解析手段に渡すことを特徴とする請求項１に記載のシミュレーションシステム。
3. 前記電磁界解析手段、前記回路解析手段および前記集約手段は、ネットワークを介して接続された複数の処理装置に分散して設けられることを特徴とする請求項２に記載のシミュレーションシステム。
4. 前記集約手段は、前記電磁界解析手段と同じ処理装置に設けられることを特徴とする請求項３に記載のシミュレーションシステム。
5. 前記集約手段は、前記回路解析手段と同じ処理装置に設けられることを特徴とする請求項３に記載のシミュレーションシステム。
6. 前記集約手段を介して前記電磁界解析手段と前記回路解析手段の間で受け渡されるデータが、ＦＤＴＤ法と回路解析との融合に用いられる等価回路の容量のデータと、電流のデータと、電圧のデータであり、
   前記電磁界解析手段は、電圧のデータを電界のデータに変換するとともに、磁界のデータを電流のデータに変換することを特徴とする請求項１に記載のシミュレーションシステム。
7. 前記集約手段を介して前記電磁界解析手段と前記回路解析手段の間で受け渡されるデータが、ＦＤＴＤ法と回路解析との融合に用いられる等価回路の容量のデータと、回路が存在するＦＤＴＤ法のセルの電界のデータと、該セルの周りの磁界のデータであり、
   前記回路解析手段は、電圧のデータを電界のデータに変換するとともに、磁界のデータを電流のデータに変換することを特徴とする請求項１に記載のシミュレーションシステム。
8. 前記集約手段と前記電磁界解析手段の間で受け渡されるデータが、ＦＤＴＤ法と回路解析との融合に用いられる等価回路の容量のデータと、回路が存在するＦＤＴＤ法のセルの電界のデータと、該セルの周りの磁界のデータであり、
   前記集約手段と前記回路解析手段の間で受け渡されるデータが、ＦＤＴＤ法と回路解析との融合に用いられる等価回路の容量のデータと、電流のデータと、電圧のデータであり、
   前記集約手段は、電圧のデータを電界のデータに変換するとともに、磁界のデータを電流のデータに変換することを特徴とする請求項１に記載のシミュレーションシステム。
9. 解析対象領域を複数の電磁界解析領域に分割するとともに、前記解析対象領域に含まれる回路部を、回路を記述するネットリストの情報に基づいて複数の回路ブロックに分割し、相互にデータの受け渡しが可能な複数の処理手段を連携させながら、前記電磁界解析領域に対する電磁界解析と、前記回路ブロックに対する回路解析を行うためのシミュレーションプログラムであって、
   前記電磁界解析を行う複数の電磁界解析手段、前記回路解析を行う複数の回路解析手段、前記回路解析手段での回路解析に必要なデータを前記電磁界解析手段から集約し、それぞれの前記回路解析手段での回路解析に必要なデータを、対応する前記回路解析手段に渡す集約手段、として複数の処理装置を機能させることを特徴とするシミュレーションプログラム。
10. 前記集約手段は、前記電磁界解析手段での電磁界解析に必要なデータを前記回路解析手段から受け取り、それぞれの前記電磁界解析手段での電磁界解析に必要なデータを、対応する前記電磁界解析手段に渡すことを特徴とする請求項９に記載のシミュレーションプログラム。

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