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Mentor Graphics:PCB设计方法面临转折
来源:EEFOCUS 时间:2016-04-11

“当跑28Gbps甚至更高速度时,信号回路上的每个因素都要重视。”信号完整性专家Eric Bogatin博士(《信号完整性分析(Signal Integrity: Simplified)》作者)说道。信号速度小于1Gbps时,用有损传输线结合理想传输线模型就可以应对大部分的PCB仿真,但当信号速度越来越快,之前可以忽略的物理效应都需要在仿真中考虑进来,例如:自耦合、铜皮表面平整度(Copper surface roughness)、收发均衡优化(TX&RX EQ optimization)等。

把这些物理效应都考虑进来,仿真工具就变得越来越复杂,在一定程度上也越来越难用。不只是仿真时间变长,仿真开始之前的各种设置变得超级复杂,解读仿真结果也要花更多的时间。HyperLynx或许是个例外,这个从出生就具备简单易用基因的板级电路仿真工具不断进化,精度越来越高,模型越来越准(二维电磁场解析器与三维电磁场解析器自动切换),但依然简单易用,速度飞快。


仿真模型复杂度与信号速度成正比

能够应对复杂PCB设计但仍保持快速的秘诀之一是HyperLynx具有的2D与3D混合仿真功能,HyperLynx会根据PCB布局布线的复杂性自动对板上信号进行分割,简单结构采用2D模型来仿真,复杂结构采用3D模型来仿真,如果用户对某一局部特别重视,也可以手动将这部分设为3D模型。


HyperLynx产品线总监David Kohlmeier

Mentor Graphics HyperLynx产品线总监David Kohlmeier认为,PCB设计方法正在一个转折点上,现代高速PCB设计主要面临四大挑战:高速信道设计与分析、存储器接口在不断变化、电源分布网络越来越复杂以及全系统建模的需求。以SEDES(高速串行总线,直译为串行编解码)为例,信号速度越高,设计冗余就越小。据David Kohlmeier介绍,同一组传输线,跑6.25Gbps(例如PCIe)信号,眼图张得很开,到25Gbps(例如100Gb以太网)信号时眼图张开度已经很小,而跑50Gbps时,眼图就几乎完全闭合了。


高速PCB设计需要面对的挑战

为解决SEDES等技术普及给PCB设计带来的难度,新版HyperLynx提供了高级电磁场解析器(包括全波三维电磁场解析器,3D field solver),由于HyperLynx深度集成了3D引擎,所以用户不用牢记全波三维电磁场的知识就可以轻松使用,该工具通过分析信号和电源传输的几何结构,生成电磁端口,通过仿真得到S参数,然后将S参数整合到时域仿真。上述流程都是工具自动来完成的。

新版HyperLynx增加了多个引擎:两个2.5D解析器,据称是行业最快的直流压降仿真器与一个快速准静态3D解析器,所有这些功能都集成在HyperLynx统一的应用环境中,不需另外调用。

新版HyperLynx已经有很多成功的应用案例。DDRx内存接口向导为设计师大大降低了设计存储器接口的难度,现在功能已经扩展到DDR4和 LPDDR4接口;新版HyperLynx还成功地支持了行业内首次针对100GbE信号传输的通道操作冗余(Channel Operating Margin,简称COM)协议商业实现,所有仿真细节全部自动化完成。

“HyperLynx上手很快,可视化结果分析又非常方便,这使其成为辅助互连设计的强有力工具,使用HyperLynx是理解重要设计原理最有效的方法之一。”Eric Bogatin说道。

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