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アンシス・ジャパン

光トランシーバの最適設計をANSYSの電磁界、回路・システム解析ツールが支援

事例

  • 2017/03/17 00:00

【ANSYS 顧客事例】住友電気⼯業株式会社様

モバイル製品やIoT デバイスの急速な増加、動画配信関連サービスの拡⼤などによって、通信ネットワークを流れるデータ量の増加の勢いは⼀層加速している。それらデータ通信を⽀える光ファイバーネットワークの基幹部品として使われているのが、光信号と電気信号を相互変換する光トランシーバと呼ばれるデバイスだ。現在⼀般的な光トランシーバが扱う信号の速度は最⼤10Gbps であるが、さらなる⼤量通信時代に向けてその⾼速化が求められている。住友電気⼯業株式会社 伝送デバイス研究所は光通信向けレーザダイオード/フォトダイオードなどの光素⼦、さらに光素⼦とIC チップを組み合わせたモジュールの研究開発を⾏っているが、そこではANSYS の解析ツールが課題の解決に⼤いに活⽤されている。住友電気⼯業 伝送デバイス研究所で光トランシーバの解析を担当している機能モジュール研究部の⼤森寬康⽒に解析ツール活⽤の実態について伺った。

【ANSYS ツール群で次世代⾼速通信デバイス開発の課題に挑む】

光トランシーバは、光を出すレーザダイオードと受光するフォトダイオード、信号の制御と増幅をするIC が⼩さな基板の上に搭載され、それが⼩さなケースに収められた構造になっている。外形は規格化されており、各社のネットワーク制御機器に多数の光トランシーバを挿して使⽤される。⼤森⽒が取り組んでいるのは、1 つで100Gbps 〜400Gbps の通信ができる次世代製品の開発だ。こうした光トランシーバの開発に当たって課題となり、また顧客から求められているのが、きれいな信号で通信すること、モジュールの発熱を抑えるための省電⼒化、不要な電磁波の放射を減らすことの3 点だ。これらの課題に対して、⼤森⽒はANSYS HFSS とSI Option(ANSYS Designer) を活⽤し、基板上の伝送線路の解析、光トランシーバが出す電磁波や熱の抑制に役⽴てている。機能モジュール研究部には光トランシーバモジュールに使われている⼩型のバネの形状を検討するためにANSYS Mechanical を使っている研究者もいる。

【試作前のデザインを解析ツールで評価することで試作回数を減らす】

解析ツールを導⼊したのは10 年以上前のこと、光トランシーバに求められる通信速度がどんどん⾼速化する中、基板上に最適な伝送線路を引くための指針を得るのが⽬的だったという。「昔は通信速度も現在の4 分の1 程度でしたが、それでも開発期間は5 年ほどありました。ところが最近は高速化で難しくなっているのに3 年くらいで開発しなくてはならず、試作機を作って確認・検証していては間に合いません。完璧に試作機と同じものをシミュレーションするのは難しいですが、ものを作る前にネックになるところを解析ツールで検証します。また⾼速通信デバイスはチップも⾼価なものが多いので、コスト⾯からも試作機の数はできるだけ少ない⽅が良いのです」(⼤森⽒)

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住友電気⼯業株式会社 大森 寬康氏
対策前(上)と対策後(下)

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