HyperLynx Hybrid Solver

HyperLynx Hybrid Solver er en nedbrydningsløsning designet til at skabe elektromagnetiske modeller til lagdelte elektroniske strukturer som printkort og fleksible kabler. Det er tæt integreret med HyperLynx Signal og Power Integrity for at levere nøjagtige, automatiserede systemanalysearbejdsgange.

HyperLynx ressourcer

Hybrid solver-applikationer

HyperLynx Hybrid-opløseren nedbryder et design i spor, planer og vias ved at oprette en model for hver sektion og derefter løse den overordnede adfærd ved hjælp af en række forskellige løsningsmetoder. Det antager, at strukturen er plan (eller i tilfælde af kabler, et tværsnit), således at disse analytiske teknikker er gyldige. Hybride løsere er mindre beregnings- og hukommelsesintensive end fuldbølgeløsning og kan modellere større strukturer som et resultat. Hvor „cut and stitch“ -metoden bruges til at modellere signalstier med en fuldbølgeløser, modellerer en hybridløser hele signalvejen og udfører nedbrydningen i opløseren.

HyperLynx Hybrid-opløseren er ideel til at udføre strømbevidst analyse af hele DDR-grænseflader, hvor det er vigtigt at fange virkningerne af deling af returvejsstrøm og samtidig skiftende støj (SSN). Det er også ideelt til fuldbords vekselstrømsintegritet, modellering af afkoblingskondensatorer og strømforsyning til IC-stifter. Hybrid-opløseren er især velegnet til strømintegritet, fordi den modellerer delvise effektplaner og tilhørende frynseeffekter.

Returveanalyse

Strømbevidst signalintegritet

Traditionel signalintegritet antager, at signaler har ideelle returveje; altid eksisterende over et referenceplan, uden referencediskontinuitet ved skift af signalplanlag. Det antages også traditionelt, at ideel effekt leveres til enhedens outputbuffere.

I den virkelige verden skal returstrømme, der strømmer på et referenceplan, finde en kontinuerlig elektrisk vej til et andet, hvilket normalt involverer nærliggende syninger. Enhver afledning af returstrømmen skaber yderligere induktans, der påvirker signaladfærd og kan resultere i kobling mellem signaler gennem et fænomen kendt som returstrømdeling. Tilsvarende er strømskinnen ved en udgangsbuffer ikke ideel, og driverspændingen kan falde, hvis mange udgange skifter samtidigt i samme retning. Mængden af spændingsfald bestemmes af udgangskanthastigheden, driverstyrken, en koblingseffekt kendt som koblestrøm og mængden af højfrekvent kapacitiv afkobling, der betjener dette område af dysen. Udgangseffektskinnefaldet reducerer den strøm, der er tilgængelig for outputdriveren, hvilket blødgør og sænker udgangskanthastigheden. Dette fænomen er kendt som Simultaneous Switching Noise eller SSN. SSN reducerer signalets driftsmarginer og kan i alvorlige tilfælde lukke det tilgængelige øje ved modtagerens indgang.

Brug af en ideel signalreturvej giver mulighed for hurtig modellering, men forsømmer virkningerne af trace over split, deling af returstier på grund af utilstrækkelige syningsvias, kobling mellem signalvias og signal via krydstale gennem strømhulen. Inkludering af disse effekter giver et mere realistisk skøn over driftsmarginen på bekostning af mere modellering og simuleringsberegningstid. Inkludering af disse effekter vil kun nogensinde reducere designmargenen, ikke øge den. Det giver mening at køre analyse med idealiserede returveje først - for hvis designet ikke passerer i det ideelle tilfælde, passerer det ikke i et mere realistisk et.

Brug af ideel IC-effekt forsømmer virkningerne af SSN, mens inkludering af en nøjagtig model af kortets strømleveringsegenskaber til IC-stifterne gør det muligt at kvantificere disse effekter. Denne analyse kræver en strømbevidst IBIS-model til IC og bremser simuleringsprocessen. Af samme grunde som før bør disse effekter kun overvejes, når et design består analysen med ideel effekt.

Korrekt modellering og simulering af virkningerne af ikke-ideelle returveje og SSN kræver en nøjagtig sammenkoblingsmodel, der inkluderer den kombinerede adfærd af signalspor og kortets Power-Delivery Network (PDN). HyperLynx Hybrid-løseren kan oprette disse kombinerede sammenkoblingsmodeller direkte fra BoardSim - brugeren specificerer signalerne og frekvenserne af interesse, og Hybrid-opløseren opretter en S-parametermodel klar til direkte inkludering i BoardSIM-simuleringer.

Strømintegritet på printkortniveau

Moderne printkort har flere strømforsyninger, hvoraf nogle kun er delplaner på bestemte lag af brættet. Modellering af strømlevering nøjagtigt kræver korrekt modellering af disse delplaner sammen med afkoblingskondensatorer og tilhørende komponentparasitika og sløjfeinduktansene i hver kondensators fanout-struktur. Placeringen af strøm- og jordplaner inden for stakupen samt kondensatorplacering og fanout har en stor effekt på impedanskarakteristikken for Power Delivery Network (PDN) som det ses af de forskellige IC'er.

Komponenter forbruger strøm ved en bred vifte af frekvenser, fra DC op til deres interne omskiftningshastigheder (normalt i GHz). Blot at levere masser af strøm ved DC er ikke nok, for når et højhastighedskredsløb skifter, skaber det et øjeblikkeligt behov for strøm til at understøtte koblingshændelsen. Fordi EM-bølger bevæger sig med endelig hastighed, er der ikke tid til, at behovet for yderligere strøm strømmer til VRM og tilbage - der skal være et lokalt ladningsreservoir (en kondensator), der kan tappes. Det er den rolle, afkoblingskondensatorer spiller i Power Delivery Networks.

I praksis er PDN et distribueret hierarki af kondensatorer, der begynder med spændingsregulatoren (VRM) og slutter med kondensatorer på selve IC-dysen. I mellem er der en række kondensatorer på tavlen, der spænder fra bulk til små enheder som 0204s, valgfri kondensatorer på IC-pakken og kapacitive strukturer, der er en del af IC-layoutet. Hver gruppe kondensatorer servicerer krav til strøm ved successivt højere frekvenser, hvor de højeste frekvenskondensatorer er på selve dysen.

Induktans er den primære begrænsende faktor for afkobling af kondensatorer, fordi det begrænser de frekvenser, som en given kondensator kan betjene. Kondensatorværdi, placering og ventilering er således kritiske funktioner for højfrekvente PCB- og pakkekondensatorer. Induktansen forbundet med IC-pakkens strøm- og jordstifter filtrerer effektivt den strøm, der leveres til IC'en; ud over et bestemt punkt betyder det ikke noget, om printkortet kan levere højfrekvent strøm eller ej, fordi det ikke ville komme gennem pc-pakken til dysen. Pakken og IC-pakken skal bære lasten fremad fra dette punkt.

Som et resultat vedrører vekselstrømsintegritet på kortniveau typisk frekvenser, der starter ved VRM's øvre grænse (typisk 5-25 kHz) og slutter ved strømafbrydelsesfrekvensen for IC-pakken (typisk 25-100 MHz). Afskæringsfrekvensen for IC-pakken falder typisk, når pakkerne bliver større, fordi pakkeinduktansen stiger, og pakken derfor skal bære mere af højfrekvensbelastningen.

Når man analyserer en PCB PDN, er det kritisk vigtigt at modellere afkoblingskondensatorerne og deres iboende parasitære induktanser og modstande, detaljerne i kondensatorventilationen og kondensatorens placeringer og værdier. Impedansen af PDN undersøges ved forskellige IC-stifter for at bestemme PDN-profilen set ved hver IC.

Når et printkort har enkle strømplanlag, hvor et helt plan er jordet eller en enkelt strømforsyning, kan hurtige AC-analysemetoder anvendes - men få moderne printkort er lavet på den måde. Når strøm- og jordplanerne bliver uregelmæssige, er der brug for mere detaljeret modellering for at fange deres adfærd. HyperLynx Hybrid-opløseren kan nøjagtigt fange adfærden af vilkårligt formede kraft- og jordplaner, herunder brugen af lange, brede spor til at levere strøm til individuelle komponenter. Hybrid-opløseren er problemfrit integreret i Advanced Decoupling-arbejdsgangen, så når brugeren identificerer den spændingsforsyning, der skal analyseres, og konfigurerer den, klarer Hybrid-opløseren resten.

HyperLynx integration og brugervenlighed

HyperLynx hybridløser fungerer som en tæt integreret del af signal- og strømintegritetsarbejdsprocesser. Inden for disse arbejdsgange guider automatiserede analyseguider brugerne gennem opsætnings- og analyseprocesserne trin for trin. Brugere går gennem guiderne og besvarer spørgsmålene på hver side, og HyperLynx gør resten!

Inden for HL-SI DDR SI-strømbevidste arbejdsgang bruges hybridløseren til at oprette en systemmodel, der inkluderer højhastigheds DDR-signaler sammen med PDN og deres interaktioner. Denne model bruges til at undersøge virkningerne af både ikke-ideelle returveje og samtidig koblingsstøj.

Inden for HL-PI's avancerede afkoblingsworkflow bruges hybridløseren til at skabe en model af printkortet, der inkluderer VRM, PDN på kortniveau, afkoblingskondensatorer og IC-stifterne, hvor PDN-impedansen skal analyseres.

I hvert tilfælde ekstraheres kortniveauegenskaber automatisk og bruges til at oprette færdige projekter for løseren, som løses og efterbehandles for at producere effektive, nøjagtige, passive, kausale S-parametermodeller, der derefter indarbejdes i simuleringer på systemniveau. S-parametermodellerne, der udsendes af hybridløseren, dokumenterer analyse- og forbindelsesdetaljerne for hver port for at sikre korrekt forbindelse, når den fulde systemnetliste er konstrueret.

Scripting og automatisering

Signal- og effektintegritetsanalyse er komplekse processer i flere trin, hvor ændring af en enkelt indstilling kan påvirke slutresultatet betydeligt. Fordi disse simuleringer ofte er lange, beregnings- og hukommelsesintensive, er det afgørende at sikre, at simuleringer konfigureres korrekt og udføres konsekvent. Uden evnen til at sikre, at simuleringer udføres konsekvent og præcist, går der meget tid tabt ved justering og gendannelse.

HyperLynx Advanced Solvers kan køres både interaktivt og gennem Python-baseret automatisering. Dette gør det muligt at oprette, analysere og debugge designs ved hjælp af interaktiv analyse for at bestemme optimale simuleringsindstillinger. Efterhånden som designet gentages, kan disse indstillinger genbruges gennem automatisering for at sikre, at analysen altid køres på samme måde, rapporterer om de samme målinger og producerer de samme outputmodeller. Et interaktivt, kommandolinjescripting-miljø er tilgængeligt direkte med løsere, så brugerne kan udvikle og teste deres automatiseringsscripts.

HyperLynx Advanced Solver-automatisering er en del af en bredere scripting-ramme for hele HyperLynx-familien, der gør det muligt at oprette automatiserede analyseprocesser med flere værktøjer. Denne objektorienterede scripting-ramme inkluderer foruddefinerede strømme til strømintegritet, signalintegritet og seriel link-overensstemmelsesanalyse, der giver brugerne mulighed for at køre komplekse analyser med blot et par linjer brugerdefineret kode.