高速信號完整性仿真“兵器”對決！

2016-12-10 by:CAE仿真在線來源:互聯(lián)網

有人的地方就有江湖,有江湖的地方就有幫派,有幫派就會有紛爭,有紛爭才會有進步……正是因為這種良性循環(huán)才促使社會不斷進步,SI仿真的江湖里,也有如此……

Ansys, Keysight,Cadence, Mentor, Synopsys,Xpeedic等等各個江湖門派(EDA廠商)群雄紛爭,各位江湖豪杰(SI攻城獅)引錐刺股,勤學苦練,渴望終有一天習得天下武功,所向披靡……

1Ansys

1.HFSS

江湖人稱“海飛絲”,以其3D電磁場仿真聞名業(yè)界多年,一直都是電磁場仿真領域的標桿,小到電容,過孔,大到飛機,輪船,它都無所不能。可以用來做頻域計算,提取S參數,廣泛用來做電線設計,連接器設計,封裝設計,PCB設計……等模擬仿真。

2. Siwave:

專注于PCB分析,做為2.5D仿真器,Siwave以其簡單易用,仿真速度快,在江湖中也有一定地位。可以用來做平面諧振分析,S參數提取,PDN分析,EMI分析等等,可搭配Apache做PCB+BGA co-simulation。

3. Designer:

功能強大的系統(tǒng)模擬平臺,分為DesignerRF和DesignerSI, 可以做EM Deisgn, 系統(tǒng)頻域和時域Channel仿真,頻域和時域電路仿真,可以直接導入Spice語法的電路,進行仿真。

4. Q3D:

提取RLC參數,適合electrical length ≦ l/10的應用,如封裝設計,觸控電容設計。

2Keysight ADS

Keysight (原Agilent) 只憑一個武器ADS (Advanced Design System), 便已憑借其強大的功能在仿真的江湖中打下一片天地。

ADS本來RF領域里面的一把利劍,而今年來,在高速設計領域里面可以用突飛猛進來形容,個人覺得,ADS是近幾年在SI仿真領域進步最大的仿真軟件,尤其是在Channel Simulation方面,ADS幾乎是無人能敵。

ADS2016中,更是加入了SI+PI Co-simulation方案。

3Cadence

Cadence自從收購了Sigrity以后,終于可以在仿真領域有了一席之地,而Cadence的產品也涵蓋了從Layout到SI,PI仿真的各個方面, Sigrity的工具以其流程化的操作按鈕,較快的仿真速度,給初學者帶來了很多方便,降低了入門門檻,受到很多英雄豪杰的歡迎,常用的軟件如下:

1. PowerSI: 在功能方面對應Ansys Siwave, 可以方便的提取封裝和PCB的各種網絡參數(S/Y/Z),并對復雜的空間電磁諧振問題產生可視化的輸出,能與當前主流的物理設計數據庫如PCB, IC封裝和系統(tǒng)級封裝(SiP)進行無縫連接。對于仿真精度,Siwave和PowerSI都是已經經過市場考驗的工具,個人認為在5GHz以內,完全可以勝任,至于選擇Siwave還是PowerSI, 完全由個人實際情況和個人喜好決定。

2. PowerDC: 針對于當前低壓大電流的PCB和封裝產品提供了全面的直流分析,并且集成了熱分析功能,實現電熱的混合仿真。通過PowerDC可以確保各器件端到端的電壓降裕量,進而確保電源網絡的穩(wěn)定供應。PowerDC可以快速檢測定位電流密度超標、溫度超標的區(qū)域進而降低產品的風險。

3. OptimizePI: 針對PCB和封裝的頻域仿真工具,通過前仿真和后仿真實現電容方案的選型和優(yōu)化,進而提高系統(tǒng)或器件的性能,能夠幫助設計者綜合考慮PCB或封裝的電源分配網絡(PDS)去耦電容的性能和成本。

從功能上講: SIwave=PowerSI + PowerDC + OptimizePI

4. Speed2000: 時域分析工具,內核集成了電路仿真器,傳輸線仿真器以及一個快速、專用的仿真復雜對象如多層芯片封裝、多芯片模塊,以及多層印制電路板中的電磁場的電磁場仿真器。功能方面集成了DDR Simulation, Power Ground Noise Simulation, EMI simulation, SI Metrics Check, Trace Impedance/Coupling Check, TDR/TDT simulation等等。

5. SystemSI: 時域仿真工具,分為并行仿真器和高速串行仿真器,類似于Ansys Designer和ADS Channel simulation, 個人覺得,在高速串行仿真方面,SystemSI還需要繼續(xù)改進,最起碼,對高速總線的無源通道的Mask還不能用戶編輯,用戶也不能自主更新Mask

4Synopsys

Synopsys公司的Hspice工具是PCB,IC等電子設計中最常用的仿真工具,也是目前使用最為廣泛的仿真工具,Hspice功能強大,可以搞定大部分電子方面的仿真設計,實在是SI工程師行走江湖必備的技能之一,但是由于Hspice需要網表進行仿真,使得很多入門者感到頭痛,然而想要修的上乘武功,必須從寫網表開始。

Hspice在高速串行仿真方面,也有其獨到之處,尤其對于類似Intel等不提供IBIS_AMI模型的芯片廠商,Hspice更是不可或缺。

5Mentor

Mentor公司的HyperLynx對應早期Cadence公司的Sigxplorer, 但無疑HyperLynx更受市場歡迎,HyperLynx以工程化的SI/PI/EMC的分析環(huán)境為主要特色,操作簡便,易于掌握,尤其對于低速信號的what-if仿真,非常方便快捷,對于DDR仿真,也非常方便。

6Xpeedic

Xpeedic是國內為數不多的優(yōu)秀EDA廠商之一,近兩年在High Speed Solutions 仿真方面,推出了SnpExpert, ViaExpert, ChannelExpert分別針對S參數處理,三維過孔模型提取,高速鏈路設計,其準確度和仿真速度也是可圈可點。面對高手如云的SI EDA市場,Xpeedic以點帶面,從點出發(fā),尋找市場的痛點和機會,其思路還是值得稱贊的。當然,也希望國產仿真軟件越來越好。