高速問題的表現(xiàn)有很多,過沖、串?dāng)_、振鈴等等,為了方便歸類研究,一些主流的仿真軟件的廠商做了以下劃分:
普通SI問題:即反射、串?dāng)_、過沖、下沖、單調(diào)性等;解決驅(qū)動(dòng)問題、端接電阻或串接阻尼電阻數(shù)值的計(jì)算、PCB疊層結(jié)構(gòu)和特性阻抗計(jì)算,走線拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)分析。
在上世紀(jì)末,華為、中興等公司引進(jìn)了國外的先進(jìn)仿真經(jīng)驗(yàn),同時(shí)在國內(nèi)進(jìn)行推廣,這些年來,業(yè)內(nèi)對(duì)普通SI問題積累了較多經(jīng)驗(yàn)。大家開始重視層疊設(shè)計(jì)方案,關(guān)注參考平面帶來的影響;知道阻抗控制的概念及重要性,設(shè)計(jì)和制板環(huán)節(jié)嚴(yán)格進(jìn)行阻抗控制;對(duì)于拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和端接匹配方式有了一定的研究并能用于實(shí)際設(shè)計(jì)。應(yīng)該來說,普通SI問題的研究分析已經(jīng)比較成熟。
時(shí)序問題(Timing):時(shí)序問題是關(guān)鍵問題,目前的設(shè)計(jì)者基本上采用核心芯片廠家的現(xiàn)成方案,因此設(shè)計(jì)中主要的一部分工作是如何保證PCB能夠符合芯片工作要求的時(shí)序。
時(shí)序問題相對(duì)比較復(fù)雜,主流仿真軟件的支持也不是很好(Sisoft有一個(gè)專門用于時(shí)序分析的軟件叫Quantum-SI,筆者沒有用過)。大家對(duì)時(shí)序感覺是一知半解,看看各種混亂的等長要求,就知道時(shí)序設(shè)計(jì)的現(xiàn)狀了。在后續(xù)的討論中,筆者會(huì)重點(diǎn)交流下時(shí)序問題,對(duì)共同時(shí)鐘,源同步時(shí)鐘,內(nèi)同步時(shí)鐘等分門別類詳細(xì)討論。
MGH以上仿真問題:即微波段傳輸問題,通常所稱的GHz 仿真分析。設(shè)計(jì)需要解決傳輸鏈路上因?yàn)樽呔€、過孔和材料等小尺寸形狀引起的各種通常只有在微波領(lǐng)域才會(huì)考慮的問題。
這也是近年來比較熱門的“場(chǎng)”領(lǐng)域仿真,涉及到的知識(shí)面更廣,要求仿真工程師具備“場(chǎng)”領(lǐng)域的知識(shí)。同時(shí)這也是軟件廠家的必爭之地,除了傳統(tǒng)的業(yè)內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)HFSS外,還有ADS和CST,這三家感覺上好像壟斷了3D Full wave EM領(lǐng)域。Sigrity憑借Power SI的口碑,也有自己的立足之地,Hyperlynx 去年收購了3D建模廠商Zealand IE3D,也涉足三維場(chǎng)仿真領(lǐng)域,只有Cadence堅(jiān)持自己開發(fā)的路線,在3D Full wave EM領(lǐng)域姍姍來遲,號(hào)稱明年會(huì)推出實(shí)用版本,經(jīng)過業(yè)內(nèi)認(rèn)可,還需要時(shí)間。MGH的仿真,對(duì)軟件的依賴性更高一些,不像時(shí)序和普通SI問題,通過人的分析和計(jì)算,也能得到可用的結(jié)論。關(guān)于MGH,后文也有專題進(jìn)行分析討論。
除了SI,最近越來越熱門的還有PI。隨著電壓不斷降低,功耗越來越大,PI也慢慢擺脫了只是節(jié)約幾個(gè)電容,沒什么實(shí)際用處的尷尬。更多的仿真工程師把眼光投向PI領(lǐng)域,PI和SI的協(xié)同仿真,更是成為近期的大熱門。DesignCon2006,2007等連續(xù)幾年,PI都是主要的專題之一。
PI 分析的主要目標(biāo)有:
— 找到電流和溫度的“熱點(diǎn)” ;
— 指導(dǎo)層疊設(shè)計(jì)和平面分割 ;
— 優(yōu)化電容的選擇和布局方案 ;
— 盡快找到電源供電網(wǎng)絡(luò)的諧振頻率點(diǎn);
— 通過電源的時(shí)域仿真,指導(dǎo)電源設(shè)計(jì);
PI主要從DC方面仿真直流電壓跌落問題,也就是IR-Drop,這一塊各家仿真軟件都做的比較成熟,算法也相應(yīng)比較簡單一些,可以選用Cadence SPB16.5新推出的PDN工具來進(jìn)行仿真,傳統(tǒng)的Power DC和SI wave在這個(gè)領(lǐng)域也都做得非常好。另一個(gè)方面就是用電源平面目標(biāo)阻抗的角度來進(jìn)行分析,Power SI和Speed 2000的結(jié)合可以說是這個(gè)領(lǐng)域的鼻祖,SI Wave也一直都做得不錯(cuò),Cadence的PDN算是迎頭趕了上來,讓PI工程師多了一個(gè)選擇。而比較潮流的像是Optimize PI,讓電容優(yōu)化和PI仿真多了一個(gè)簡單直觀的工具,就類似與攝影里面的傻瓜相機(jī)吧,人人都可以上手。
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