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基于HFSS脚本的集成电路设计仿真（3）：与Cadence无缝协同

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在版图设计阶段，射频集成电路工程师们通常需要将Cadence所输出的GDS文件导入到HFSS中，并进行后续建模和仿真。这个过程相当繁琐且枯燥。如若我们能用Python脚本完成GDS的全自动导入，版图设计的效率将会得到极大的提升。

本篇文章，我们将以两层金属(VM1,VM2)结构为例，介绍相关的代码实现。该代码经过极其简单的修改，即可应用于任意层数金属的情况。若有不足之处，还望大家多多指教。

1. 准备工作

在编程之前，需要大家完成下列准备工作。

1.1 金属层GDS Number，电导率，厚度，和纵坐标获取

鼠标右击"Layer" --> Columns --> GDS Number

这里涉及到PDK 保密的问题，作者不方便告诉大家“电导率，厚度，Z坐标”信息的获取渠道。各公司、课题组应该都有自己的方法，烦请诸位读者自行研究。VM1，VM2信息汇总如下

名称	厚度	电导率	Z坐标	GDS Number
VM1	1.2 um	2.5e7	206 um	32
VM2	2.3 um	2.5e7	208.2 um	38

1.2 介质层信息获取

烦请读者根据所用PDK，自行获取

1.3 GDS文件导出

CIW: File --> Export --> Stream，自行完成GDS文件的导出。这里，我的GDS文件命名为"demo.gds"。

1.4 新建空白HFSS工程文件

这里，作者将其命名为tutorial

2. 代码实现

2.1 新建设计

当前工程下，新建设计“Design1”
将求解模式选择为DirvenModal

import ScriptEnv
ScriptEnv.Initialize("Ansoft.ElectronicsDesktop")
oDesktop.RestoreWindow()
oProject = oDesktop.SetActiveProject("tutorial")
oProject.InsertDesign("HFSS", "Design1", "DrivenModal", "")

2.2 VM1和VM2的导入

GDS_no = [32, 38]
Metal  = ["VM1", "VM2"]
Sigma  = [2.5e7, 2.5e7]
Z      = ["200.6um", "208.2um"]
t      = ["1.2um", "2.3um"]

2.3 新建金属材料VM1, VM2

oDefinitionManager = oProject.GetDefinitionManager()

for index in len(GDS_no):
	oDefinitionManager.AddMaterial(
		[
			"NAME:"+Metal[index],
			"CoordinateSystemType:=", "Cartesian",
			"BulkOrSurfaceType:="	, 1,
		[
			"NAME:PhysicsTypes",
			"set:="			, ["Electromagnetic"]
		],
			"permittivity:="	, "1",
			"conductivity:="	, Sigma[index]
		])

2.4 新建空气盒子和介质层

详情参见下文3.3和3.4小节

2.5 GDS文件导入

根据“GDS Number”导入“demo.GDS"文件，并命名为对应的金属层

for index in range(len(GDS_no)):
	oEditor.ImportGDSII(
		[
			"NAME:options",
			"FileName:="		, "demo.gds",
			"FlattenHierarchy:="	, True,
			"ImportMethod:="	, 1,
		[
			"NAME:LayerMap",
			[
				"NAME:LayerMapInfo",
				"LayerNum:="		, GDS_no[index],
				"DestLayer:="		, Metal[index],
				"layer_type:="		, "signal"
			]
		],
			"OrderMap:="	, [			"entry:="		, [			"order:="		, 0,			"layer:="		, Metal[index]]]
		])

获得所有“Sheets”的名称，并合并成String

	oObject_Names = oEditor.GetObjectsInGroup( "Sheets" )

        if (len(oObject_Names)):

                oObjects = ""
		for oObject_Name in oObject_Names:
			oObjects = oObjects + oObject_Name + ","

移到指定的Z坐标

		oEditor.Move(
			[
				"NAME:Selections",
				"Selections:="		, oObjects,
				"NewPartsModelFlag:="	, "Model"
			], 
			[
				"NAME:TranslateParameters",
				"TranslateVectorX:="	, "0um",
				"TranslateVectorY:="	, "0um",
				"TranslateVectorZ:="	, Z[index]
			])

生成指定厚度的金属

		oEditor.SweepAlongVector(
			[
				"NAME:Selections",
				"Selections:="		, oObjects,
				"NewPartsModelFlag:="	, "Model"
			], 
			[
				"NAME:VectorSweepParameters",
				"DraftAngle:="		, "0deg",
				"DraftType:="		, "Round",
				"CheckFaceFaceIntersection:=", False,
				"SweepVectorX:="	, "0um",
				"SweepVectorY:="	, "0um",
				"SweepVectorZ:="	, t[index]
			])

赋予材料属性

		oEditor.AssignMaterial(
			[
				"NAME:Selections",
				"AllowRegionDependentPartSelectionForPMLCreation:=", True,
				"AllowRegionSelectionForPMLCreation:=", True,
				"Selections:="		, oObjects,
			], 
			[
				"NAME:Attributes",
				"MaterialValue:="	, "\""+Metal[index]+"\"",
				"SolveInside:="		, False,
				"ShellElement:="	, False,
				"ShellElementThickness:=", "nan ",
				"IsMaterialEditable:="	, True,
				"UseMaterialAppearance:=", False,
				"IsLightweight:="	, False
			])

3. 运行结果

几秒钟即完成了全套工作 \(^_^)/

4. 特别说明

对于多层金属结构，只需要回到2.2小节修改金属层信息即可使用本代码
GDS文件请提供完整路径名
如果希望自动端口添加、S参数仿真和SP文件输出，可以复用以下文章的代码

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