仿真技术助力家端产品设计竞争力提升

阳春三月，春意渐浓，中兴通讯南京研发中心更是一番繁忙景象。在位于南京软件大道的一栋研发大楼里，中兴通讯研制出一系列在市场上骏业日新的智能家庭终端产品，并且爆款频出，不断撬动着更大更广阔的市场。

尽管面临着行业态势跌宕起伏，全球供应链持续动荡，但得益于中兴通讯多年来坚持向下扎根、加大研发投入力度，其智能家庭终端产品，展现出强劲的增长韧性。

中兴通讯智能家庭硬件研发团队负责人曹啡部长告诉e-works，工业软件在产品研制过程中发挥着举足轻重的作用，但通常很难量化一款工具软件或管理系统的具体效益，而近年来仿真软件在家端产品上的成功应用，正在逐步改变这一认识，借助于仿真工具的设计改进，通过发货量的放大，每年可以为产品带来上亿元的成本收益。

如今，中兴智能家端产品在紧迫的进度要求下仍能保持很低的改版率，归功于在产品设计前期就引入了各种先进的设计和仿真工具。在曹啡带领的研发团队中，不管是家庭光网络终端、路由器，还是创新类产品，均离不开仿真技术的加持。实际上，降本增效只是仿真技术引领产品创新的第一步，更长远的，将支撑着中兴产品以顶尖品质傲领全球。

随着双千兆建设驶入快车道，家端产品迎来了从1G到10G切换的历史机遇。为响应“双千兆”网络基础建设的政策指导，三大运营商加速对10GPON设备的集采进度，抢占千兆宽带的覆盖能力。这无疑为家庭终端产品注入了发展活力。未来，智能家端产品会延伸至更广泛的行业，包括小型商户、政企用户、智能工厂等。

中兴通讯智能家庭硬件研发团队负责人曹啡部长

另一方面，为提升数字家庭产品消费服务供给能力，包括中兴、烽火、贝尔、创维等智能家端设备提供商均朝着多元化方向发展，不断拓展多元化家庭场景，提供越来越丰富的产品。

如何在竞争激烈的市场中保持领先优势？曹啡认为，中兴具备芯片自研和供货能力，能够很好满足客户的差异化需求和定制化需求，以及保持供应链稳定。事实上，芯片自研能力是考量智能家端设备厂商实力的重要标准之一，也是科技能力的集中体现。在整个行业缺“芯”最严重的2021年，中兴依然可以保持稳定的出货，家庭终端营收同比增长超80%。

基于长期的积累，中兴在行业理解和客户响应能力方面均有独到之处，芯片持续的迭代，保证中兴能够提前把握市场商机。此外，中兴对产品质量的重视，拉长时间看也成为独特的优势。让曹啡记忆犹新的是，2014年开始中兴为日本运营商Sonet交付家庭终端产品，8年多来零设备故障，获得客户高层的一致认可。

随着消费者对产品品质及应用体验的提升，智能家端产品尺寸越来越小，同时对性能要求也越来越高。市场竞争的加剧，使得产品投入市场的时间不断缩短，与此同时，消费者对产品的发热和散热也愈加敏感。基于这些痛点，中兴在家端产品设计中，持续使用各种仿真工具，既能把产品做到最优化设计，也能将产品在投入过程中快速地导向市场。

目前，中兴智能家端业务主要应用两类仿真软件，基于ADS（Advanced Design System）针对有源电路的仿真，以及基于Ansys针对无源电路的多物理场仿真。特别是Ansys提供的声光电热磁联合仿真，使得仿真结果更加可靠和可信。

这其中，有三类软件工具在中兴智能家端产品的创新发展过程中发挥着举足轻重的作用。

HFSS：确保多天线仿真的稳定性和准确性。在模型库方面，HFSS支持标准化和模块化的架构，譬如A项目的模型可以直接复用和继承到B项目中，支撑从简单的单天线系统仿真升级到多天线的系统仿真。

SIwave：信号完整性的仿真。中兴智能家端产品的信号完整性需要进行充分验证，工作量非常大。作为面向PCB和BGA封装的信号完整性(SI)、电源完整性(PI)和电磁干扰(EMI)仿真的专用工具，SIwave替代了很多测试工作，哪些单板的信号完整性有问题，哪些是需要注意的，可以提前做一些预防，很大程度上降低了改版的比例。

Icepak：具备多物理场单向/双向耦合计算能力，可大幅提高仿真精度，除此之外，Icepak建模灵活，可以快速确定主要芯片表面温度及产品外壳温度，提高了热设计效率。同时，借助优化工具Ansys optiSLang，在不太清楚如何进行参数优化时，可以在综合参数中挑出关键参数。

如今，在中兴智能家端产品的方案、设计、测试和问题攻关等不同阶段，仿真技术都发挥着不可或缺的作用。一方面，仿真软件会基于中兴智能家端产品的设计方案给出一些指导建议；另一方面，中兴也不断结合过往的产品实践得出修正的产品方案。

在产品越来越小型化的趋势下，中兴智能家端产品的热设计思路，并不是完全将热散除去，而是借助仿真工具，将温度敏感的芯片释放出来，将热集中在可以承受高温的芯片上。曹啡坦言，“在传统的产品设计中，不会采取这种方式。我们现在对热设计的定义是，不是仅仅达到一个散热目标值，而是在达到目标的前提下，还要实现整体性价比最优。”

作为一位技术型的团队管理者，曹啡对硬件的开发工作有着自己的理解。在他看来，硬件研制工作是将以技术、工具和团队为核心的设计基因应用到产品的创新创造中，使得产品的进化符合用户的价值变化趋势。因此产品要避免近亲繁殖，不断的吸收外部的设计基因，并且，产品出现问题的时候，不能只找产品自身的原因，要在设计基因上做调整，否则会反复出问题。

在这样的思路下，曹啡将带领团队着力更加智能化的设计，顺应行业对智能化家庭终端的需求；另一方面，将产品当作有生命的生态来经营，而不是一款款冷冰冰的商品。曹啡说，“我们始终怀揣着开放、多元的态度，迎接市场的挑战与竞争。”

后记：

在与曹部长交流过程中，深切感受到中兴作为中国通信行业领军企业对创新的坚持、对品质的恪守。对中兴家端产品而言，定制化自研芯片是其特有的灵魂与基因，利用Ansys从芯片签核到终端产品物理原型验证的全流程研发，融合硬件核心团队的设计基因，助力中兴注入家端产品的多元化理念，进一步扩大与竞品的技术优势。

在这个过程中，基于Ansys从电-磁-热-光-力-声等多物理场耦合的仿真，以及在此基础上同时优化，助力着中兴产品零故障率的品质保障，也推动着智能家端产品延伸至更广泛的行业和领域。

Ansys中国区高级技术总监涂敏在评价与中兴家端业务的合作时也强调，“借助Ansys提供的工业界最佳黄金标杆仿真求解器，进一步扩大了中兴家端产品从成本优化到品质甄选的竞争力，提升家端产品在小型化、智能化等定制化需求上的特色”。他展望道，Ansys数字化工业仿真平台还将继续助力中兴家端产品从“中国制造”向“中国创造”数字化转型，继续拓展海外高端市场，铸就中兴实力品牌。