一说到信号完整性(SI/PI/EMC),绕不过的一个话题就是:仿真软件。目前市面上主流有:HyperLynx,Ansys,ADS等等。各个仿真软件大体上相同,不同点就是采取不同的算法。
欲用其器,必先知其器。
说说Sigrity,Sigrity是2012年7月2日被Cadence公司完成收购,成为其旗下的仿真软件,Sigrity可以信号与电源协同分析设计和验证工具。
根据功能的不同,可以分为三大仿真模块:
电磁场(EM)求解器、传输线(TLM)求解器、电路(SPICE)求解器
各个仿真软件大体上相同,不同点就是采取不同的算法,就像Sigrity软件,针对不同的仿真组件,算法也有不同:
·FEM有限元法 -> PowerSI
·FDTD时域有限差分法 -> SPEED 2000
·矩量法 -> 传输线
·局部三维等效电路法 -> 非理想回路和过孔
·边界元法 -> 板边辐射
先是T2B模型转换部分,到XtractIM 生成封装电气模型,再到PowerSI 提取PCB信号S参数,最后用SystemSI,就搭建芯片/封装/电路板多板的协同设计。
这便是一个从芯片到封装级再到板级的一个完整Loop。
PowerSI
·Model Extraction
提取PCB板级和封装级信号网络S参数,电源网络与信号网络的阻抗Z参数,快速准确分析电源和信号的相关性能。
·Resonance Analysis
提取板上电源网络的谐振特性,找出PCB板上电源平面上的谐振及波动特性。通过修改电源的覆铜方式(大小和形状等)及去耦电容的放置位置来改善和解决平面谐振的问题。
3D-EM Full-Wave Extraction 全波S参数提取这些PowerSI里其他仿真组件,用的比较少,这里就不说了。
PowerDC
·Board/Package IR Drop Analysis
提取PCB板级和封装级信号网络S参数,电源网络与信号网络的阻抗Z参数,快速准确分析电源和信号的相关性能。
·Board/Package E/T Co-Simulation
PCB电路板和封装产品的电热Thermal协同分析仿真,同时考虑器件功耗和电流传输带来的焦耳热,充分考虑电热之间的相互影响。
Single与Multi 也就是单板和多板的区别,功能上差别不大。
Speed2000
·General SI Simulation
·DDR Simulation
·TDR/TDT Simulation
用于分析和设计高速PCB的通用时域分析,考虑封装和PCB板中的各种电磁效应,以及电源地之间的波动(SSN),过孔和走线之间的耦合,以及电路和封装间的交互作用。FDTD仿真技术进行多层电源地间的三维电磁场仿真,能快速得到我们想要的时域波形。
OptimizePI
·Post-Layout Analysis
PCB和封装的频域仿真工具,通过仿真实现电容方案的选型和优化,进而提高器件性能,进而降低产品成本。
XtractIM
·Model Extraction
创建IC封装(BGA、SiP等)电气模型,以IBIS或SPICE电路网表形式,可以是每个Pin/net RLC列表、耦合矩阵或SPICE子电路,快速评估封装的电气特性。
从开始的设计文档导入,到叠层设计,所需仿真信号的选择,再到电容和器件模型赋予,仿真端口生成,最后设置仿真频域范围到出仿真报告,一步一步按照条目顺序,将灰色进度条变成亮色,操作上清晰且方便,适合了解软件和入门学习。