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仿真軟件實操比較

冬至配餃子 ? 來源:信號完整性學習之路 ? 作者:廣元兄 ? 2022-08-16 09:56 ? 次閱讀

說到SI信號完整性,很多人的第一反映就是仿真,很多人的第一問就是:你們用什么仿真軟件?擱以前,我還試著解釋一下,現(xiàn)在就直接不說了,試著去做一些事情,做總比說管用。話不多說,直接上這篇文字的總結(jié)圖,如下:

poYBAGL6-P6ALWyJAABg_DlMN6w699.png

1、仿真軟件實操比較

本例以Cadence的Sigrity、ADS的SIpro&Ansys的SIwave三款軟件來進行信號線的參數(shù)提取。

01 導入設(shè)計文檔

pYYBAGL6-OWAZFyfAACzzECIhEw481.pngpoYBAGL6-O2AThFxAAC-3PUFVBo123.png

從三者導入文檔的便捷度來看,Sigrity直接導入無障礙。SIwave需要設(shè)計文檔的格式轉(zhuǎn)換,DXF導出導入會報錯。遇到過的問題,如果設(shè)計版圖文檔較大,SIwave&ADS導入會有概率性報錯。

02 疊層和板材信息設(shè)置

pYYBAGL6-MqAWhf_AAG7LZDumtk794.png

疊層部分的設(shè)置,無外乎增減層數(shù),銅箔粗糙度,以及板材相關(guān)信息的選擇,三個軟件在這部分都差不多。區(qū)別在于對信號線的一些設(shè)置,Sigrity的相關(guān)設(shè)置比較簡單,SIwave有專門的蝕刻線形狀的設(shè)置。

當然,就疊層的設(shè)置部分,SIwave看起來B格很高

pYYBAGL6-LmABTQFAAEBUm5veyA016.png

03 仿真信號線選擇設(shè)置

從這部分開始,ADS需要SIpro插件進入。

記得第一次看這種實物型模型,感覺很喜歡。

poYBAGL6-KOATtnGAAE4Mvav87Y590.png

選擇仿真的信號線,Sigrity相對簡單,因為如界面所示,GND的部分直接可以選擇。而SIpro&SIwave需要單獨選擇,但是仿真端口(Port)的設(shè)置上,SIpro相對簡單。Sigrity&SIwave這邊都是手動生成的,點來點去比較麻煩。SIwave和Sigrity的自定義Port操作方式大體相同。其實Sigrity也有自動生成的模式。

pYYBAGL6-I2AQYafAAELrtgRzbo581.pngpoYBAGL6-JKAc5ZeAACMiOQJ7Zo365.png

04 模型選擇設(shè)置部分

模型賦予,這邊是提取DQ數(shù)據(jù)信號,就沒有對模型進行賦予。三家都有自帶的原件庫,直接調(diào)用即可。這邊沒有使用模型,也怕三家的模型不一樣,對仿真結(jié)果產(chǎn)生影響。

05 仿真參數(shù)設(shè)置部分

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SIpro 的Option 部分,是對設(shè)計版圖的Mesh部分進行設(shè)置。這和SIwave 中Other solver options ……里面的設(shè)置部分,思路相同。在這部分的設(shè)置中,Sigrity看似沒有。實際上,Sigrity在Tools的通用設(shè)置中,可以在仿真前就可以進行相關(guān)設(shè)置。

pYYBAGL6-DCAFLIsAADdlcUp7dY968.png

最后,就是點仿真,出結(jié)果,看曲線……整個參數(shù)提取的流程主要就是上面的5個步驟。

2、仿真軟件介紹

從我從事SI工作開始,聽過的仿真軟件有:Hyperlynx、CST、Sigrity、ADS、SIwave以及HFSS。

Hyperlynx、CST、HFSS聽過沒用過。只知道CST射頻用的比較多,HFSS號稱業(yè)界標桿。

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講講Sigrity吧。它是由Cadence推出,也是本人所學的第一款軟件。Sigrity上手操作簡單,只要把左側(cè)的操作步驟,一個一個按順序進行設(shè)置,然后點擊仿真就行了。簡單粗暴易執(zhí)行,很適合新手上路。Sigrity有很多功能組件,比如PowerSI、PowerDC、OptimizePI、Speed2000等等,這些都是常用部分。當然,最近半導體比較火,也在研究里面XtractIM功能組件。想來第一份工作就是半導體,兜兜轉(zhuǎn)轉(zhuǎn),還得補以前留下的坑。

電源部分著力推薦,電源樹好像是第一家提出的(個人印象),后ADS&Ansys跟進導入這種模塊。后面有機會出點關(guān)于這款軟件的視頻吧。

關(guān)于ADS,之前只知道安捷倫和泰克,高速信號測試使用的示波器一般出自這兩家。后來安捷倫又改成是德,然后才用的ADS。ADS之前深耕于射頻領(lǐng)域,后期才進入高速設(shè)計這一塊。在實際應(yīng)用中,針對高速Serdes鏈路這一塊,ADS用起來很方便。

相對于Sigrity&ADS的鏈路搭建,SIwave的精度更好一點,仿真速度也還行。這種精度的追求,讓其操作上比較麻煩,可配置的參數(shù)很多,操作上不友好,就個人來講,開慣了自動車,上了手動擋,很不習慣。之前也用過一段時間,后棄之,現(xiàn)在又得操作起來了。

算法部分

對于仿真軟件,之前只知道2D、2.5D、3D的分類和區(qū)別。寫這篇文字的時候,突然對內(nèi)里的算法很感興趣。了解了一下,想來我們只是一個使用者,倒是這些推動了算法進步的人,更值得尊敬。算法太過高深,種類也比較多,節(jié)選三種常用的。

矩量法(MoM)、時域有限差分(FDTD)法、有限元法(FEM)……

MoM將導體分成小尺寸單元,通過計算所有導體單元上的電流(常數(shù)),得到所有導體電流單元總體產(chǎn)生的電磁場;

FDTD將仿真對象對應(yīng)的空間區(qū)域分割成小尺寸的體積元,假設(shè)各體積元內(nèi)的場為常數(shù)。通常使用脈沖作為激勵函數(shù),模型可得到寬帶響應(yīng);

FEM將空氣和其他所有材質(zhì)分割成小尺寸單元,假設(shè)每個單元內(nèi)部的場為常數(shù),使用變分技術(shù)求解麥克斯韋方程組;

ADS以矩量法(MOM)為主,當然在某些方面就會融入其他的算法,以達到互補。SIwave就是有限元法和矩量混合算法。以精準度著稱的HFSS就是融合了有限元算法,IE算法,PO高頻算法等。所以,現(xiàn)有的仿真軟件也是各種融合,取人之長補己之短。

3、工作應(yīng)用

關(guān)于軟件在實際工作中的應(yīng)用,總結(jié)起來就兩句:

前仿真:會針對有風險的鏈路進行前仿,進行風險管控。

后仿真:針對客戶需求,提供相關(guān)的仿真報告。

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審核編輯:劉清


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