HFSS와 SIwave는 어떻게 다른가요?

SIwave와 HFSS는 모두 전자기 시뮬레이션에 사용되는 강력한 툴이지만, 적용 목적과 해석 방식, 그리고 강점 영역에는 명확한 차이가 있습니다. 아래에서는 주요 차이점을 중심으로 두 툴의 특성을 비교해 보겠습니다.

1. 모델링 접근 방식 (Modeling Approach)

기본적으로 SIwave는 2.5D Simulation, HFSS는 3D Full-wave Simulation으로 불립니다.

SIwave는 2D 평면을 해석하고 그 것을 층 별로 해석 한 전자기 결과를 조합하는 반면,
HFSS는 완전한 3차원(Full 3D) 해석 방식을 사용합니다. 이로 인해 비아(via) 모델링에서 발생하는 유도성 스파이크(inductive spike) 와 같은 복잡한 3D 효과를 정확하게 포착할 수 있습니다. 이러한 효과는 SIwave의 단순화된 3D 모델에서는 누락될 가능성이 있습니다.

실제로 SIwave 환경에서 HFSS Region을 사용한 경우, 순수 SIwave 해석에서는 나타나지 않던 3D 효과가 포착되는 사례를 통해 이러한 차이를 확인할 수 있습니다.

또한 SIwave에서는 Trace가 끊어져있어도, 이어져 있는 것으로 인식하는 보정 현상이 있는데, HFSS에서는 발생하지 않아서 좀 더 정확한 결과를 얻을 수도 있습니다.

그러나, 같은 시뮬레이션 모델이여도 2.5D Simulation인 SIwave의 해석 속도가 수 배 빠릅니다.

2. 주파수 범위

SIwave는 일반적으로 수 MHz부터 수 GHz 대역까지의 시뮬레이션에 사용되며, 해당 범위에서는 시간 효율성과 정확도 측면에서 매우 우수한 성능을 보입니다.

반면, 수 GHz 이상의 고주파 영역에서는 HFSS가 보다 적합한 툴로 평가됩니다. HFSS는 고주파에서 발생하는 복잡한 전자기 현상을 보다 정밀하게 처리할 수 있도록 설계되어 있어, 고주파(GHz ~ ) 해석에서는 HFSS 사용이 권장됩니다.

3. 시뮬레이션 효율성

SIwave는 특히 다층 보드(multi-layer board) 와 다수의 컴포넌트를 포함하는 복잡한 구조에서도 빠른 시뮬레이션 속도를 강점으로 합니다. 또한 긴 전송선 구조(long transmission line) 해석에 매우 효율적입니다.

반면 HFSS는 계산 비용은 상대적으로 크지만,

• 고주파 영역에서의 결합(coupling) 현상

• 임의 형상(arbitrary geometry)을 갖는 고속 신호 구조

에 대한 정보를 매우 높은 정확도로 추출할 수 있다는 점에서 강점을 가집니다.

정리

• SIwave
  → 빠른 해석 속도, 보드 레벨 및 중저주파 영역에 최적화

• HFSS
  → 정밀한 Full 3D 해석, 고주파 및 복잡한 기하 구조 분석에 강점

이와 같은 특성 차이를 고려하여, 문제의 성격에 따라 두 툴을 적절히 선택하거나 상호 보완적으로 활용하는 것이 효과적인 전자기 해석 전략이라고 할 수 있습니다.