HyperLynx Hybrid Solver

HyperLynx Hybrid Solver on hajoava ratkaisija, joka on suunniteltu luomaan sähkömagneettisia malleja kerrostetuille elektronisille rakenteille, kuten piirilevyille ja joustaville kaapeleille. Se on tiiviisti integroitu HyperLynx Signal- ja Power Integrity -sovelluksiin tarkan, automatisoidun järjestelmäanalyysin työnkulkujen tarjoamiseksi.

HyperLynx-resurssit

Hybridi-ratkaisijasovellukset

HyperLynx Hybrid -ratkaisija hajottaa suunnittelun jälkiin, tasoihin ja vioihin luomalla mallin kullekin osalle ja ratkaisemalla sitten yleisen käyttäytymisen käyttämällä erilaisia ratkaisijamenetelmiä. Siinä oletetaan, että rakenne on tasainen (tai kaapeleiden tapauksessa poikkileikkaus) siten, että nämä analyyttiset tekniikat ovat päteviä. Hybridiratkaisijat ovat vähemmän laskenta- ja muistiintensiivisiä kuin täyden aallon ratkaisut ja voivat mallintaa sen seurauksena suurempia rakenteita. Kun ”leikkaa ja ommel” -menetelmää käytetään signaalipolkujen mallintamiseen täyden aallon ratkaisijalla, hybridiratkaisija mallintaa koko signaalipolun ja suorittaa hajoamisen ratkaisijassa.

HyperLynx Hybrid -ratkaisija soveltuu erinomaisesti kokonaisten DDR-rajapintojen tehoanalyysiin, jossa paluuvirran jakamisen ja samanaikaisen kytkentäkohinan (SSN) vaikutusten tallentaminen on tärkeää. Se sopii erinomaisesti myös koko levyn vaihtovirran eheyteen, irrotuskondensaattoreiden mallintamiseen ja virransyöttöön IC-nastoihin. Hybridi-ratkaisija soveltuu erityisen hyvin tehon eheyteen, koska se mallintaa osittaisia tehotasoja ja niihin liittyviä reunaefektejä.

Paluureitin analyysi

Tehotietoinen signaalin eheys

Perinteinen signaalin eheys olettaa, että signaaleilla on ihanteelliset paluureitit; ne ovat aina olemassa vertailutason yli, ilman vertailuepäjatkuvuutta signaalitason kerroksia vaihdettaessa. Perinteisesti oletetaan myös, että ihanteellinen teho toimitetaan laitteen lähtöpuskureihin.

Todellisessa maailmassa yhdellä vertailutasolla virtaavien paluuvirtojen on löydettävä jatkuva sähköinen polku toiseen, johon yleensä liittyy läheisiä ompelukäytäviä. Mikä tahansa paluuvirran ohjaus luo ylimääräistä induktanssia, joka vaikuttaa signaalin käyttäytymiseen ja voi johtaa signaalien väliseen kytkentään ilmiön kautta, joka tunnetaan paluuvirran jakamisena. Vastaavasti lähtöpuskurin tehokisko ei ole ihanteellinen, ja kuljettajan jännite voi laskea, jos monet lähdöt vaihtuvat samanaikaisesti samaan suuntaan. Jännitteen pudotuksen määrä määräytyy lähtöreunan nopeuden, ohjaimen voimakkuuden, kytkentävaikutuksen, joka tunnetaan nimellä sorkkaraudan virta, ja korkeataajuisen kapasitiivisen irrotuksen määrän perusteella, joka palvelee tätä muotin aluetta. Lähtötehokiskon kaatuminen vähentää lähtöohjaimen käytettävissä olevaa tehoa, pehmentämällä ja hidastamalla lähtöreunan nopeutta. Tämä ilmiö tunnetaan nimellä Simultaneous Switching Noise tai SSN. SSN vähentää signaalin toimintamarginaaleja ja voi vaikeissa tapauksissa sulkea käytettävissä olevan silmän vastaanottimen tulossa.

Ihanteellisen signaalin palautuspolun käyttäminen mahdollistaa nopean mallinnuksen, mutta jättää huomiotta jäljityksen yli jaon, paluureitin jakamisen puutteellisten ompeleiden vuoksi, kytkemisen signaalireittien ja signaalin välisen kytkemisen välillä tehoontelon läpi siirtyvän signaalin kautta. Näiden vaikutusten sisällyttäminen antaa realistisemman arvion liikevoittoprosentista suuremman mallinnuksen ja simulaation laskenta-ajan kustannuksella. Näiden vaikutusten sisällyttäminen vain pienentää suunnittelumarginaalia, ei lisää sitä. On järkevää suorittaa analyysi ensin idealisoiduilla paluupolkuilla - koska jos suunnittelu ei läpäise ihanteellisessa tapauksessa, se ei läpäise realistisemmassa tapauksessa.

Ihanteellisen IC-tehon käyttäminen laiminlyö SSN: n vaikutukset, kun taas tarkan mallin levyn virransyöttöominaisuuksista sisällyttäminen IC-nastoihin mahdollistaa näiden vaikutusten kvantifioinnin. Tämä analyysi vaatii IC: lle tehotietoisen IBIS-mallin ja hidastaa simulointiprosessia. Samoista syistä kuin aiemmin, näitä vaikutuksia tulisi harkita vasta, kun suunnittelu läpäisee analyysin ihanteellisella teholla.

Ei-ihanteellisten paluupolkujen ja SSN: n vaikutusten oikea mallintaminen ja simulointi vaatii tarkan yhteenliittämismallin, joka sisältää signaalijälkien ja kortin Power-Delivery Network (PDN) yhdistetyn käyttäytymisen. HyperLynx Hybrid -ratkaisija voi luoda nämä yhdistetyt liitäntämallit suoraan BoardSIM: stä - käyttäjä määrittää kiinnostavat signaalit ja taajuudet, ja Hybrid-ratkaisija luo S-parametrimallin, joka on valmis sisällytettäväksi suoraan BoardSIM-simulaatioihin.

Piirilevyn tason virraneheys

Nykyaikaisissa piirilevyissä on useita virtalähteitä, joista osa on vain osittaisia tasoja tietyillä levykerroksilla. Tehonjakelun tarkka mallintaminen edellyttää näiden osittaisten tasojen oikeaa mallintamista yhdessä irrotuskondensaattoreiden ja niihin liittyvien komponenttien loisten kanssa sekä kunkin kondensaattorin tuuletusrakenteen silmukkainduktanssien kanssa. Teho- ja maatasojen sijainti pinossa sekä kondensaattorin sijainti ja tuuletin vaikuttavat suuresti Power Delivery Network (PDN) impedanssiominaisuuksiin, kuten eri IC: t näkevät.

Komponentit kuluttavat tehoa laajalla taajuusalueella tasavirrasta sisäisiin kytkentänopeuksiinsa (yleensä GHz). Pelkkä suuren virran tarjoaminen tasavirralla ei riitä, koska kun suurnopeuspiiri kytkeytyy, se luo hetkellisen virrankulutuksen kytkentätapahtuman tukemiseksi. Koska EM-aallot kulkevat äärellisellä nopeudella, lisätehon kysynnällä ei ole aikaa virrata VRM: ään ja takaisin - siellä on oltava paikallinen varaussäiliö (kondensaattori), joka voidaan napauttaa. Tämä on irrotuskondensaattoreiden rooli Power Delivery Networks -verkoissa.

Käytännössä PDN on hajautettu kondensaattoreiden hierarkia, joka alkaa jännitesäätimellä (VRM) ja päättyy itse IC-muotin kondensaattoreihin. Välillä levyllä on erilaisia kondensaattoreita, jotka vaihtelevat irtotavarasta pieniin laitteisiin, kuten 0204s, valinnaisia kondensaattoreita IC-paketissa ja kapasitiivisia rakenteita, jotka ovat osa IC-asettelua. Jokainen kondensaattoriryhmä palvelee virran vaatimuksia peräkkäin korkeammilla taajuuksilla, korkeimman taajuuden kondensaattorit ovat itse muottimessa.

Induktanssi on ensisijainen rajoittava tekijä kondensaattoreiden irrottamiselle, koska se rajoittaa taajuuksia, joita tietty kondensaattori voi käyttää. Täten kondensaattorin arvo, sijoitus ja tuuletin ovat kriittisiä ominaisuuksia korkeataajuisille piirilevyille ja pakkauskondensaattoreille. IC-paketin teho- ja maadoitusnastoihin liittyvä induktanssi suodattaa tehokkaasti IC: lle toimitetun tehon; tietyn pisteen jälkeen ei ole väliä, pystyykö piirilevy syöttämään korkeataajuista tehoa vai ei, koska se ei pääse PC-paketin läpi muottiin. Pakkauksen ja IC-paketin on kuljetettava kuorma eteenpäin tästä pisteestä.

Tämän seurauksena vaihtovirran eheys levytasolla koskee tyypillisesti taajuuksia, jotka alkavat VRM: n ylärajasta (tyypillisesti 5-25 kHz) ja päättyvät IC-paketin virrankatkaisutaajuuteen (tyypillisesti 25-100 MHz). IC-paketin rajataajuus pienenee tyypillisesti pakettien kasvaessa, koska pakkauksen induktanssi kasvaa ja paketin on siksi kuljetettava enemmän korkeataajuista kuormaa.

Piirilevyn PDN: n analysoinnissa on kriittisen tärkeää mallintaa irrotuskondensaattorit ja niiden luontaiset parasiittiset induktanssit ja resistanssit, kondensaattorin tuuletuksen yksityiskohdat sekä kondensaattorin sijainnit ja arvot. PDN: n impedanssi tutkitaan eri IC-nastoilla kussakin IC: ssä näkyvän PDN-profiilin määrittämiseksi.

Kun piirilevyssä on yksinkertaisia tehotasokerroksia, joissa koko taso on maadoitettu tai yksi virtalähde, voidaan käyttää nopeita AC-analyysimenetelmiä - mutta harvat nykyaikaiset piirilevyt valmistetaan tällä tavalla. Kun teho- ja maatasot muuttuvat epäsäännöllisiksi, tarvitaan yksityiskohtaisempaa mallinnusta niiden käyttäytymisen kuvaamiseksi. HyperLynx Hybrid -ratkaisija pystyy tallentamaan tarkasti mielivaltaisesti muotoiltujen teho- ja maatasojen käyttäytymisen, mukaan lukien pitkien, leveiden jälkien käyttö virran toimittamiseksi yksittäisille komponenteille. Hybridi-ratkaisija on integroitu saumattomasti Advanced Decoupling -työnkulkuun, joten kun käyttäjä tunnistaa analysoitavan jännitesyötön ja asettaa sen, hybridiratkaisija hoitaa loput.

HyperLynx-integrointi ja helppokäyttöisyys

HyperLynx-hybridiratkaisija toimii tiiviisti integroituna osana signaalin ja virran eheyden työnkulkuja. Näissä työnkulkuissa automatisoidut analyysitoiminnot opastavat käyttäjiä asennus- ja analysointiprosesseissa vaihe vaiheelta. Käyttäjät käyvät läpi ohjatut toiminnot vastaamalla kunkin sivun kysymyksiin, ja HyperLynx hoitaa loput!

HL-SI DDR SI -tehotietoisessa työnkulussa hybridiratkaisijaa käytetään luomaan järjestelmämalli, joka sisältää nopeat DDR-signaalit sekä PDN: n ja niiden vuorovaikutukset. Tätä mallia käytetään tutkimaan sekä ei-ihanteellisten paluupolkujen että samanaikaisen kytkentämelun vaikutuksia.

HL-PI: n edistyneessä irrottamisen työnkulussa hybridiratkaisijaa käytetään piirilevyn mallin luomiseen, joka sisältää VRM: n, levytason PDN, irrotuskondensaattorit ja IC-nastat, joissa PDN-impedanssi on analysoitava.

Kussakin tapauksessa levytason ominaisuudet poimitaan automaattisesti ja niitä käytetään luomaan valmiita projekteja ratkaisijalle, jotka ratkaistaan ja jälkikäsitellään tehokkaiden, tarkkojen, passiivisten, kausaalisten S-parametrimallien tuottamiseksi, jotka sitten sisällytetään järjestelmätason simulaatioihin. Hybridiratkaisijan tuottamat S-parametrimallit dokumentoivat kunkin portin analyysi- ja yhteystiedot asianmukaisen yhteyden varmistamiseksi, kun koko järjestelmän verkkolista rakennetaan.

Komentosarjat ja automaatio

Signaalin ja tehon eheysanalyysi ovat monimutkaisia, monivaiheisia prosesseja, joissa yhden vaihtoehdon muuttaminen voi vaikuttaa merkittävästi lopputulokseen. Koska nämä simulaatiot ovat usein pitkiä, laskennallisia ja muistiintensiivisiä, on kriittistä varmistaa, että simulaatiot asetetaan oikein ja suoritetaan johdonmukaisesti. Ilman kykyä varmistaa, että simulaatiot suoritetaan johdonmukaisesti ja tarkasti, paljon aikaa menetetään säätämiseen ja uudelleenmuokkaamiseen.

HyperLynx Advanced Solvers -ratkaisua voidaan käyttää sekä vuorovaikutteisesti että Python-pohjaisen automaation kautta. Tämä mahdollistaa suunnittelun alun perin määrittämisen, analysoinnin ja virheenkorjauksen käyttämällä interaktiivista analyysiä optimaalisten simulointiasetusten määrittämiseksi. Sitten, kun suunnittelu toistetaan, näitä asetuksia voidaan käyttää uudelleen automaation avulla sen varmistamiseksi, että analyysi suoritetaan aina samalla tavalla, raportoi samoista mittareista ja tuottaa samat tulostusmallit. Vuorovaikutteinen komentorivin komentosarjaympäristö on käytettävissä suoraan ratkaisijoiden kanssa, jotta käyttäjät voivat kehittää ja testata automaatiosarjoja.

HyperLynx Advanced Solver -automaatio on osa laajempaa komentosarjakehystä koko HyperLynx-perheelle, joka mahdollistaa automaattisten monityökalujen analyysivirtojen luomisen. Tämä oliokeskeinen komentosarjakehys sisältää ennalta määritetyt virran eheyden, signaalin eheyden ja sarjalinkkien yhteensopivuusanalyysin virtaukset, joiden avulla käyttäjät voivat suorittaa monimutkaisia analyyseja vain muutamalla rivillä mukautettua koodia.