利用高性能计算技术推进60 GHz非接触式通信
无论是在无线基站上给手机充电，还是和朋友一起玩手机游戏，近距离无线通信的速度和便利性都很容易让人欣赏。
低功率收发器可以通过点对点无线连接提供快速数据交换。工业设计师可以放弃需要物理电缆和连接器的以太网连接，使用低功率毫米波设备，传输数据更快。
但这些新一代无线设备的创建和验证可能很复杂。
这就是半导体制造商意法半导体(STMicroelectronics)使用先进的高性能计算技术帮助客户和合作伙伴探索下一代无线世界的原因。
该公司的低功耗ST60射频收发器可以使用60 GHz v波段以高达6.25 Gb/秒的短距离传输数据。
然而，由于天线在如此高的频率下工作，制造过程中的任何变化都会极大地影响其性能
主要的挑战是将系统的多个组件组合在一起奥利弗Bayet， ST在硅封装协同设计、信号完整性和电源完整性方面处于领先地位。
他说:“60GHz的高频意味着制造过程中的环境和变化都会显著影响天线的性能。”“我们需要确保天线设计的稳健性，并确保封装和系统元素正确协同工作，以确保快速、可靠的数据传输。”
Bayet说，射频(RF)和数字处理在单个硅器件上的接近性也可能是一个问题。“我们需要更多的计算机能力来解决在如此小的区域内集成更多组件的挑战。”
更多的高性能计算能力也有助于缩短关键的上市时间间隔。ST模拟并分析了数千个案例，以确认天线的鲁棒性与制造公差相关。
“我们希望在更短的开发周期内将产品推向市场，”Bayet说。“我们需要高性能计算能力来在我们预期的时间框架内运行所有的分析和模拟。”
解决方案
这就是为什么ST使用基于英特尔至强黄金处理器的HPE ProLiant服务器扩展其本地HPC基础设施的原因。这些服务器提供了强大的四插座性能和内置的工作负载加速，并为云和网络集群提供了先进的安全技术。
该解决方案还使用Ansys高频仿真软件(HFSS)，这是一款用于设计和模拟高频电子产品(包括天线)的领先软件包。
ST的工程团队使用Ansys工程包进行分析和模拟。该公司的软件使用英特尔AVX-512和oneMKL来优化效率和性能。
Wim SlagterAnsys的战略合作伙伴主管说，这可以节省数周的开发时间，同时提高设计的稳健性。更快地运行模拟应用程序意味着有更多的时间来迭代和改进设计，并缩短推向市场的时间。”
当本地计算场的负载过高时，ST解决方案还可以访问Microsoft Azure云中的专用资源，其中机器配置了与本地系统相同的英特尔技术和Ansys HFSS软件。
Azure云让ST可以利用更多并行运行的系统。Bayet说:“我们有能力进行关键分析和模拟，而且我们不必担心干扰其他ST工作负载。”大多数使用的服务器都有512 GB的RAM，但有些运行每次分析需要高达800 GB的RAM。
结果
通过升级英特尔至强(Xeon)可扩展处理器和增加Azure的弹性容量，ST已经实现了能够显著加快分析和仿真工作流程。
Bayet说，从复杂的模拟中缩短时间，可以有更多的时间来分析设计的困难方面，并有助于降低验证成本。以前需要五天的分析现在只需要两天就可以完成;对6561例病例的分析需要11天，现在可以在一周内完成。
Bayet的团队已经能够通过重新设计工作流来简化开发过程，从而在设计阶段执行更多的分析和模拟。
因此，在产品验证阶段需要分析的案例更少，这意味着需要更少的物理样本，这反过来意味着更低的成本。
一旦样品到手，就更容易确定可能需要更多关注的领域，并有助于防止制造公差误差。结果是一个更可靠的产品，最大限度地提高数据传输速率降低功耗。
Bayet说，从开始到结束，为了实现这种性能，进行了多次更改，包括更改工具版本、硬件设置和工具设置。
Bayet解释说，Ansys软件和基于英特尔技术的基础设施共同帮助ST在进度要求内生产创新的60 GHz v波段产品，节省了时间和金钱。在云和内部部署中进行类似的设置有助于简化两种环境之间的切换。
Bayet说:“随着我们的基于英特尔的高性能计算和过去几年性能的提高，我们已经能够执行以前不可行的分析。”
作者简介:
朱利安•史密斯她是一位屡获殊荣的绿色科技、环保和旅行作家，居住在俄勒冈州波特兰市，作品曾在《连线》、《史密森尼》、《新科学家》和《华盛顿邮报》等刊物上发表。
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本文是英特尔编辑计划的一部分，旨在突出由高性能计算和人工智能社区通过先进技术推动的前沿科学、研究和创新。bet188真人内容的发布者拥有最终的编辑权，并决定发表什么文章。
