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La prise en charge des normes les plus larges

Un diagramme montrant les différents protocoles SerDES et leurs applications dans la transmission de données à grande vitesse.

HyperLynx prend en charge plus de 250 protocoles et variantes différents de Ethernet, Fibre Channel, HDMI, JESH, MIPI D-PHY, OIF-CEI, PCI-e et USB familles.

Les liens série doivent être conformes aux exigences des documents de spécification des normes associés. Ces spécifications définissent les exigences pour l'appareil émetteur (Tx) et le boîtier de circuit intégré, l'interconnexion au niveau système broche à broche et le périphérique récepteur (Rx) et le package IC. Ces documents sont longs (souvent des centaines de pages) et détaillés. Comprendre complètement une seule norme est une tâche énorme - mais il y en a des dizaines, avec des centaines de variantes.

Les experts de Siemens étudient chacune de ces normes pour créer des configurations de simulation qui configurent HyperLynx pour effectuer le flux d'analyse correct et rapporter les métriques associées à chaque protocole standard.

Chaque type d'analyse est spécifié via un fichier de configuration intégré qui configure automatiquement la vitesse du canal, la modulation, le codage de stimulus, le flux d'analyse et les rapports métriques pour l'analyse de Compliance et la simulation IBIS-AMI. Ces fichiers de configuration peuvent être copiés et modifiés à l'aide d'un éditeur intégré, et de nouvelles configurations peuvent être ajoutées lorsqu'elles sont disponibles. HyperLynx inclut également un ensemble de configurations « génériques » qui sont utiles pour l'analyse rapide et la prise en charge du prototypage pour les nouveaux protocoles.

Modélisation 3D EM intégrée

La modélisation électromagnétique 3D pleine onde des ruptures de BGA et de connecteurs, via des transitions et des condensateurs de blocage est essentielle pour une analyse précise des liaisons série à des vitesses supérieures à 5 GT/s. Sans modèles EM 3D précis pour ces zones, les marges au niveau du système ne peuvent pas être déterminées avec précision.

Le modèle de canal de bout en bout complet est construit à partir d'une variété d'éléments différents qui comprennent généralement des fichiers de paramètres S fournis par le fournisseur (packages IC et connecteurs), des modèles de trace, y compris les effets de rugosité de surface, et des fichiers de paramètres S provenant de solveurs EM 3D pour représenter la rupture des PCB, via et les structures de condensateurs bloquant. Le processus consistant à diviser le routage en sections, puis à construire le modèle de trace complet à partir des modèles associés est connu sous le nom de modélisation des coupes et des points. Il est essentiel que les modèles pour les sections individuelles soient spécifiés d'une manière qui leur permette d'être montés en cascade sans introduire d'erreur. HyperLynx automatise ce processus pour produire des modèles topologiques complets pour les liaisons série. Le modèle de canal est créé sur la base de la connaissance du protocole analysé afin qu'il soit conforme aux exigences du protocole pour la résolution du modèle et la bande passante.

Lors de l'extraction d'un modèle de topologie pour une liaison série, HyperLynx utilise d'abord un moteur DRC intégré pour identifier les zones qui nécessitent une modélisation EM 3D. Une zone contenant le signal et son chemin de retour sont identifiées, puis un projet de solveur 3D EM correspondant est créé. Cette analyse est effectuée sur tous les canaux analysés, et les zones 3D sont comparées afin que toutes les zones identiques ne soient pas résolues deux fois. Les zones résultantes sont ensuite résolues automatiquement et des modèles complets de bout en bout de canal sont créés pour la simulation et le traitement des résultats. HyperLynx automatise tout ce processus - le concepteur spécifie les signaux d'intérêt et les critères d'identification d'un signal d'agresseur - et HyperLynx fait le reste. Ce processus fournit une précision de modélisation des canaux complets comparable à celle de la modélisation de l'ensemble du canal dans un solveur 3D, à une fraction du coût de calcul et de mémoire.

Logo élégant de la technologie HyperLynx avec des lignes dynamiques représentant des performances numériques évolutives

Pour les grandes conceptions avec des centaines de canaux et des milliers de zones, HyperLynx fait redimensionner les performances des solveurs 3D en exécutant des solveurs en parallèle sur un réseau local, soit en tirant parti des installations de gestion de charge déjà installées sur le site du client, soit en utilisant sa propre installation interne de distribution des tâches.

Analyse de conformité aux normes supérieures

L'analyse de Compliance du protocole examine l'interconnexion au niveau du système pin-to-pin dans une conception pour s'assurer qu'elle répond aux exigences de la norme de protocole applicable. Il tire parti des exigences d'interconnexion système publiées dans le cadre de la norme elle-même. L'analyse de Compliance est particulièrement utile parce que la plupart des concepteurs de systèmes utilisent des CI standard ; ils ne créent ni les CI qu'ils utilisent ni les packages de CI associés. L'analyse de la Compliance se concentre sur ce que les concepteurs de systèmes créent réellement : cartes système. Jusqu'à présent, la seule façon dont la plupart des concepteurs de systèmes devaient valider leur travail était d'exécuter une simulation de liaison à l'aide de modèles de composants fournis par le fournisseur (IBIS-AMI). Cela ajoute une couche de complication parce que les modèles IBIS-AMI sont souvent difficiles à obtenir et à valider, et le processus de configuration des simulations et d'interprétation des résultats varie souvent d'un modèle à l'autre.

Une représentation graphique d'un test de conformité pour les systèmes de transmission de données série à haute vitesse.

Les normes de liaison série spécifient les exigences détaillées pour l'interconnexion système qui peuvent être vérifiées analytiquement. Étant donné que les concepteurs de systèmes sont généralement responsables de la conception de l'interconnexion PCB qui utilise des composants standard, il est logique d'analyser et d'optimiser la conception de l'interconnexion du système par elle-même. C'est exactement ce que fait HyperLynx Compliance Analysis. L'analyse de Compliance fonctionne lorsque les modèles du fournisseur (IBIS-AMI) ne sont pas disponibles, elle peut donc toujours être exécutée sur un design. Le flux d'analyse de Compliance HyperLynx est le même quel que soit le fournisseur utilisé, ce qui signifie qu'il peut être appris une fois et utilisé sur différents modèles et fournisseurs de composants - au lieu de changer à chaque fois. Le flux HyperLynx est même constant sur plusieurs protocoles, par opposition à d'autres techniques basées sur des normes qui font varier les outils utilisés et la méthodologie analytique d'un protocole à l'autre.

HyperLynx Compliance Analysis produit un rapport HTML complet qui montre comment les caractéristiques des canaux se comparent aux exigences de temps et de fréquence. Les marges de fonctionnement des canaux utilisant une « spécification » Tx et Rx sont affichées, ainsi que les paramètres d'égaliseur optimaux déterminés automatiquement utilisés pour effectuer l'analyse. Le rapport contient une mine de données détaillées qui sont utiles pour déterminer comment la conception de la chaîne pourrait être améliorée.

L'analyse de Compliance est plus rapide et plus facile à exécuter que la simulation avec les modèles IBIS-AMI du fournisseur. Si l'analyse de Compliance montre qu'une conception fonctionnera avec des appareils Tx et Rx basés sur les spécifications, ET que les appareils du fournisseur de composants réels respectent ou dépassent la norme - alors le système complet devrait fonctionner. L'analyse IBIS-AMI est toujours recommandée pour l'approbation de la conception, mais l'analyse de Compliance est un moyen idéal pour filtrer et déboguer les conceptions avant d'investir le temps et les efforts requis pour une simulation IBIS-AMI complète.

Simulation IBIS-AMI

La simulation avec des modèles fournis par le fournisseur (IBIS-AMI) est la forme la plus précise d'analyse de liaison série, car elle modélise les appareils réels et les capacités d'égalisation qui seront utilisées pour les Tx et Rx dans une liaison série. Lorsque les CI réels dépassent les exigences de la norme, ces comportements se traduiront par une marge opérationnelle accrue pour le lien. Parce que les modèles IBIS-AMI reflètent les capacités et les paramètres d'égalisation réels des appareils physiques, la simulation peut être utilisée pour déterminer les paramètres d'égalisation qui doivent être mis en œuvre au niveau du système.

Cette précision accrue, cependant, a un prix - l'effort requis pour obtenir et valider les modèles IBIS-AMI à utiliser, ainsi que l'effort supplémentaire nécessaire pour configurer les simulations et interpréter les résultats des simulations. Les modèles IBIS-AMI sont disponibles en 3 variétés principales, souvent appelées modèles Statistical (INIT uniquement), Time-Domain (GetWave-uniquement) et Dual (tous deux Init et Getwave). Cela signifie que les flux d'analyse varieront entre les différentes combinaisons de modèles, parce que les flux d'analyse sont déterminés par les types de modèles utilisés dans la simulation. L'utilisation efficace des modèles IBIS-AMI nécessite de comprendre les différents types de modèles et leur application appropriée ; généralement une tâche pour des spécialistes de la simulation dédiés. Pour cette raison, il est recommandé de reporter la simulation IBIS-AMI à forte intensité d'expertise, en utilisant d'abord l'analyse de Compliance pour identifier et résoudre autant de problèmes que possible. Un avantage supplémentaire est que les modèles de canaux construits pour l'analyse de Compliance peuvent être directement réutilisés pour la simulation IBIS-AMI, donc tout le travail détaillé de modélisation des canaux est déjà terminé !

Personne en chemise noire debout contre un mur blanc avec bordure noire, tenant un objet sombre.
Aperçu

Égalisation des canaux SERDES pour les interfaces série

Les nouveaux protocoles SerDES standard de l'industrie tels que PCIe Gen6, USB4, et les normes Ethernet 100G par voie et OIF/CEI offrent plusieurs défis uniques pour les concepteurs de PCB. Alors que les vitesses doublent approximativement pour chaque génération, le matériau diélectrique utilisé reste le même d'une génération à l'autre. Pour compenser la perte accrue à des débits de données plus élevés, des techniques de péréquation complexes sont utilisées.

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