HyperLynx Hybrid Solver

HyperLynx Hybrid Solver е разложител, предназначен да създава електромагнитни модели за слоести електронни структури като печатни платки и гъвкави кабели. Той е плътно интегриран с HyperLynx Signal and Power Integrity, за да осигури точни, автоматизирани работни процеси за анализ на системата.

Ресурси на HyperLynx

Приложения за хибридни решители

Хибридният решител HyperLynx разлага дизайн на следи, равнини и пътеки, като създава модел за всяка секция и след това решава цялостното поведение, използвайки различни методи за решаване. Предполага се, че структурата е равнинна (или в случай на кабели, напречно сечение), така че тези аналитични техники са валидни. Хибридните разтворители са по-малко изчислителни и интензивни на паметта от решаването на пълна вълна и в резултат могат да моделират по-големи структури. Когато методът „изрязване и зашиване“ се използва за моделиране на сигнални пътища с пълен вълнов солвер, хибридният солвер моделира целия път на сигнала и извършва разлагането в солвера.

HyperLynx Hybrid Solver е идеално подходящ за извършване на анализ на захранването на цели DDR интерфейси, където улавянето на ефектите от споделянето на тока на връщащия път и едновременния шум от превключване (SSN) са важни. Също така е идеално подходящ за цялост на променливотоковата мощност на пълен панел, моделиране на кондензатори за отделяне и доставка на мощност към IC щифтове. Хибридният солвер е особено подходящ за целостта на захранването, тъй като моделира равнини с частична мощност и свързаните с тях ефекти на ресни.

Анализ на пътя на връщане

Цялостност на сигнала за захранване

Традиционната цялост на сигнала предполага, че сигналите имат идеални пътища за връщане; винаги съществуващи над референтна равнина, без референтна прекъсване при превключване на слоеве на сигналната равнина. Също така традиционно се приема, че идеалната мощност се доставя към изходните буфери на устройството.

В реалния свят връщащите се токове, протичащи по една референтна равнина, трябва да намерят непрекъснат електрически път към друга, който обикновено включва близки шевни пътеки. Всяко отклонение на връщащия ток създава допълнителна индуктивност, която влияе върху поведението на сигнала и може да доведе до свързване между сигналите чрез явление, известно като споделяне на възвръщащия ток. По същия начин захранващата шина на изходния буфер не е идеална и напрежението на водача може да падне, ако много изходи се превключват едновременно в една и съща посока. Количеството спадане на напрежението се определя от скоростта на изходния ръб, силата на водача, превключващия ефект, известен като ток на лоста и количеството високочестотно капацитивно отделяне, което обслужва тази област на матрицата. Опадането на релсата на изходната мощност намалява мощността, достъпна за изходния драйвер, като омекотява и забавя скоростта на изходния ръб. Това явление е известно като шум за едновременно превключване или SSN. SSN намалява работните граници на сигнала и в тежки случаи може да затвори наличното око на входа на приемника.

Използването на идеален път за връщане на сигнала позволява бързо моделиране, но пренебрегва ефектите от проследяването над разделянето, споделянето на връщащия път поради неадекватни пътеки за зашиване, свързване между сигнални пътеки и сигнала чрез кръстосване през захранващата кухина. Включването на тези ефекти осигурява по-реалистична оценка на оперативния марж за цената на повече време за изчисляване на моделиране и симулация. Включването на тези ефекти само ще намали дизайнерския марж, а не ще го увеличи. Има смисъл първо да се извърши анализ с идеализирани пътища за връщане - защото ако дизайнът не премине в идеалния случай, той няма да премине в по-реалистичен.

Използването на идеална IC мощност пренебрегва ефектите на SSN, докато включването на точен модел на характеристиките на подаване на мощност на платката към IC щифтовете позволява тези ефекти да бъдат количествено определени. Този анализ изисква мощен IBIS модел за IC и забавя процеса на симулация. По същите причини като преди, тези ефекти трябва да се разглеждат само след като дизайнът премине анализ с идеална мощност.

Правилното моделиране и симулиране на ефектите от неидеалните пътища за връщане и SSN изисква точен модел на взаимно свързване, който включва комбинираното поведение на сигналните следи и мрежата за доставка на енергия (PDN) на платката. HyperLynx Hybrid Solver може да създаде тези комбинирани модели за взаимосвързване директно от BoardSIM - потребителят определя сигналите и честотите, които представляват интерес, а хибридният решител създава модел с параметри, готов за директно включване в симулациите на BoardSIM.

Цялостност на мощността на ниво печатна платка

Съвременните печатни платки имат множество захранвания, някои от които са само частични равнини на определени слоеве на платката. Точното моделиране на доставката на мощност изисква правилно моделиране на тези частични равнини заедно с отделящи се кондензатори и свързаните с тях компонентни паразити и индуктивността на веригата на вентилатора на всеки кондензатор. Местоположението на мощността и заземените равнини в рамките на стегата, както и местоположението на кондензатора и вентилатора имат голям ефект върху импедансната характеристика на мрежата за доставка на енергия (PDN), както се вижда от различните ИС.

Компонентите консумират енергия при широк диапазон от честоти, от DC до вътрешните им скорости на превключване (обикновено в GHz). Простото осигуряване на много мощност при постоянен ток не е достатъчно, защото когато високоскоростна верига се превключва, тя създава моментално търсене на мощност, за да поддържа събитието за превключване. Тъй като EM вълните се движат с ограничена скорост, няма време търсенето на допълнителна мощност да тече към VRM и обратно - трябва да има локален резервоар за заряд (кондензатор), който може да бъде използван. Това е ролята, която отделящите кондензатори играят в мрежите за доставка на енергия.

На практика PDN е разпределена йерархия на кондензаторите, която започва с регулатора на напрежението (VRM) и завършва с кондензатори на самата IC матрица. Между тях на платката има различни кондензатори, които варират от насипни до малки устройства като 0204s, допълнителни кондензатори на IC пакета и капацитивни структури, които са част от IC оформлението. Всяка група кондензатори обслужва изискванията за мощност при последователно по-високи честоти, като кондензаторите с най-висока честота са на самата матрица.

Индуктивността е основният ограничаващ фактор за отделяне на кондензатори, тъй като ограничава честотите, които даден кондензатор може да обслужва. По този начин стойността на кондензатора, разположението и вентилатора са критични характеристики за високочестотните печатни платки и пакетните кондензатори. Индуктивността, свързана с захранването и заземените щифтове на IC пакета, ефективно филтрира мощността, доставена до IC; извън определена точка няма значение дали печатната платка може да доставя високочестотна мощност или не, защото няма да премине през компютърния пакет до матрицата. Пакетът и IC пакетът трябва да пренасят товара напред от тази точка.

В резултат на това целостта на променливотоковата мощност на ниво платка обикновено се отнася до честоти, които започват от горната граница на VRM (обикновено 5-25 kHz) и завършват на честотата на прекъсване на мощността за IC пакета (обикновено 25-100 MHz). Граничната честота за IC пакета обикновено намалява с увеличаването на пакетите, тъй като индуктивността на пакета се увеличава и следователно пакетът трябва да носи повече от високочестотния товар.

Когато анализирате PDN на печатни платки, е критично важно да се моделират кондензаторите за отделяне и техните присъщи паразитни индукции и съпротивления, детайлите на вентилатора на кондензатора и местоположенията и стойностите на кондензатора. Импедансът на PDN се изследва на различни IC щифтове, за да се определи PDN профилът, наблюдаван при всеки IC.

Когато печатната платка има прости слоеве на захранващата равнина, където цяла равнина е заземена или едно захранване, могат да се прилагат бързи методи за анализ на променливотоковия ток - но малко съвременни печатни платки са направени по този начин. Когато силовите и наземните равнини станат неправилни, е необходимо по-подробно моделиране, за да се улови тяхното поведение. HyperLynx Hybrid Solver може точно да улови поведението на произволно оформени силови и заземени равнини, включително използването на дълги, широки следи за доставяне на мощност на отделните компоненти. Хибридният решител е безпроблемно интегриран в работния процес за разширено отделяне, така че след като потребителят идентифицира захранването с напрежение, което ще бъде анализирано, и го настрои, хибридният решител прави останалото.

Интеграция на HyperLynx и лекота на използване

Хибридният решител HyperLynx служи като плътно интегрирана част от работните потоци за цялост на сигнала и мощността. В рамките на тези работни потоци съветниците за автоматизиран анализ насочват потребителите през процесите на настройка и анализ стъпка по стъпка. Потребителите преминават през съветниците, отговарящи на въпросите на всяка страница, а HyperLynx прави останалото!

В рамките на работния процес, освежаващ захранването HL-SI DDR SI, хибридният решител се използва за създаване на системен модел, който включва високоскоростните DDR сигнали, заедно с PDN и техните взаимодействия. Този модел се използва за изследване на ефектите както на неидеалните пътища на връщане, така и на едновременния шум от превключване.

В рамките на работния процес за разширено отделяне на HL-PI, хибридният решител се използва за създаване на модел на печатната платка, който включва VRM, PDN на ниво платка, кондензатори за отделяне и IC щифтове, където трябва да се анализира импедансът на PDN.

Във всеки случай характеристиките на нивото на платката се извличат автоматично и се използват за създаване на готови за изпълнение проекти за решителя, които се решават и последват обработката, за да се получат ефективни, точни, пасивни, причинно-следствени модели с параметри, които след това се включват в симулации на системно ниво. Моделите S-параметър, извеждани от хибридния решител, документират анализа и подробностите за връзката за всеки порт, за да осигурят правилна свързаност при изграждането на пълния системен мрежов списък.

Скриптинг и автоматизация

Анализът на интегритета на сигнала и мощността са сложни, многоетапни процеси, при които промяната на една опция може значително да повлияе на крайния резултат. Тъй като тези симулации често са дълги, изчислителни и изискващи памет, е от решаващо значение да се гарантира, че симулациите се настройват правилно и се извършват последователно. Без възможността да се гарантира, че симулациите се извършват последователно и точно, много време се губи за настройка и пресимулиране.

HyperLynx Advanced Solvers могат да се изпълняват както интерактивно, така и чрез автоматизация, базирана на Python. Това позволява първоначално проектите да бъдат настроени, анализирани и отстранени грешки с помощта на интерактивен анализ, за да се определят оптималните настройки за симулация. След това, тъй като дизайнът се повтаря, тези настройки могат да бъдат използвани повторно чрез автоматизация, за да се гарантира, че анализът винаги се изпълнява по същия начин, отчита едни и същи показатели и произвежда същите изходни модели. Интерактивна среда за скриптове от команден ред е достъпна директно с решителите, така че потребителите да могат да разработват и тестват своите скриптове за автоматизация.

HyperLynx Advanced Solver автоматизацията е част от по-широка рамка за скриптове за пълното семейство HyperLynx, която позволява създаването на автоматизирани потоци за анализ с много инструменти. Тази обектно-ориентирана скриптова рамка включва предварително дефинирани потоци за цялост на захранването, целостта на сигнала и анализ на съответствието със серийни връзки, които позволяват на потребителите да извършват сложни анализи само с няколко реда персонализиран код.