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Le support le plus large en matière de normes

Un schéma montrant les différents protocoles SerDes et leurs applications en matière de transmission de données à haut débit.

HyperLynx prend en charge plus de 250 protocoles et variantes différents du Ethernet, Fibre Channel, HDMI, JSD, 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 relatives à l'émetteur (Tx) et au boîtier IC, à l'interconnexion broche à broche au niveau du système, au récepteur (Rx) et au boîtier IC. Ces documents sont longs (souvent des centaines de pages) et détaillés. Comprendre complètement une seule norme est une tâche énorme, mais il en existe des dizaines, avec des centaines de variantes.

Les experts de Siemens étudient chacune de ces normes afin de créer des configurations de simulation qui configurent HyperLynx pour qu'il effectue le bon flux d'analyse et publie les indicateurs associés 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, l'encodage des stimuli, le flux d'analyse et les rapports métriques pour la Compliance Analysis 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 » utiles pour effectuer des analyses rapides et prendre en charge le prototypage de nouveaux protocoles.

Modélisation EM 3D intégrée

La modélisation électromagnétique 3D pleine onde du BGA et des ruptures 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 complet des canaux de bout en bout est construit à partir de divers éléments, notamment des fichiers de paramètres S fournis par le fournisseur (boîtiers de circuits intégrés et connecteurs), des modèles de trace incluant des effets de rugosité de surface, et des fichiers de paramètres S provenant de solveurs EM 3D pour représenter les structures des condensateurs de rupture, d'interconnexion et de blocage des circuits imprimés. Le processus qui consiste à diviser le routage en sections puis à créer le modèle de trace complet à partir des modèles associés est connu sous le nom de modélisation par découpage. Il est essentiel que les modèles des différentes sections soient spécifiés de manière à pouvoir être mis en cascade sans introduire d'erreur. HyperLynx automatise ce processus afin de 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 en matière de résolution du modèle et de bande passante.

Lors de l'extraction du modèle topologique d'une liaison série, HyperLynx utilise d'abord un moteur DRC intégré pour identifier les zones nécessitant une modélisation EM 3D. Une zone contenant le signal et sa trajectoire de retour sont identifiées, puis un projet de solveur EM 3D correspondant est créé. Cette analyse est effectuée sur toutes les chaînes analysées, et les zones 3D sont comparées afin que des zones identiques ne soient pas résolues deux fois. Les zones qui en résultent sont ensuite résolues automatiquement et des modèles complets de bout en bout des canaux sont créés pour la simulation et le traitement des résultats. HyperLynx automatise l'ensemble de ce processus : le concepteur spécifie les signaux intéressants et les critères permettant d'identifier un signal d'agresseur, et HyperLynx s'occupe du reste. Ce processus fournit une précision de modélisation du canal complet comparable à celle de la modélisation de l'ensemble du canal dans un solveur 3D, pour une fraction du coût du calcul et de la mémoire.

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

Pour les grands modèles comportant des centaines de canaux et des milliers de zones, HyperLynx améliore les performances des solveurs 3D en les exécutant en parallèle sur un réseau local, soit en tirant parti des fonctionnalités de gestion de charge déjà installées sur le site du client, soit en utilisant son propre système interne de distribution des tâches.

Analyse de conformité aux normes supérieures

Protocol Compliance Analysis examine l'interconnexion broche à broche au niveau du système afin de s'assurer qu'elle répond aux exigences de la norme de protocole applicable. Il s'appuie sur les exigences d'interconnexion des systèmes publiées dans le cadre de la norme elle-même. L'analyse de la Compliance est particulièrement utile car la plupart des concepteurs de systèmes utilisent des circuits intégrés standard ; ils ne créent ni les circuits intégrés qu'ils utilisent ni les packages de circuits intégrés associés. Compliance Analysis se concentre sur ce que les concepteurs de systèmes créent réellement : les cartes mères. Jusqu'à présent, la seule façon pour la plupart des concepteurs de systèmes de valider leur travail était de simuler des liens à l'aide de modèles de composants fournis par les fournisseurs (IBIS-AMI). Cela ne fait que compliquer les choses car 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.

Représentation graphique d'un test de conformité pour les systèmes de transmission de données série à haut débit.

Les normes de liaison série spécifient des exigences détaillées en matière d'interconnexion des systèmes qui peuvent être vérifiées analytiquement. Comme les concepteurs de systèmes sont généralement responsables de la conception des interconnexions PCB utilisant des composants standard, il est logique d'analyser et d'optimiser la conception de l'interconnexion du système elle-même. C'est exactement ce que fait HyperLynx Compliance Analysis. L'analyse de conformité 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 conformité HyperLynx est le même quel que soit le fournisseur utilisé, ce qui signifie qu'il peut être appris une seule fois et utilisé par différents modèles et fournisseurs de composants, au lieu de changer à chaque fois. Le flux HyperLynx est même constant sur de nombreux protocoles, contrairement 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 chaînes se comparent aux exigences en matière de temps et de fréquence. Les marges opérationnelles des chaînes utilisant une « spécification » Tx et Rx sont affichées, ainsi que les paramètres optimaux de l'égaliseur déterminés automatiquement pour effectuer l'analyse. Le rapport contient de nombreuses données détaillées utiles pour déterminer comment la conception de la chaîne pourrait être améliorée.

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

Simulation IBIS-AMI

La simulation à l'aide de modèles fournis par le fournisseur (IBIS-AMI) est la forme la plus précise d'analyse des liaisons série, car elle modélise les appareils réels et les capacités d'égalisation qui seront utilisées pour le Tx et le Rx d'une liaison série. Lorsque les circuits intégrés dépassent les exigences de la norme, ces comportements se traduiront par une augmentation de la marge opérationnelle de la liaison. Comme 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 à implémenter au niveau du système.

Cette précision accrue a toutefois un prix : les efforts nécessaires pour obtenir et valider les modèles IBIS-AMI en vue de leur utilisation, ainsi que les efforts supplémentaires nécessaires pour configurer les simulations et interpréter les résultats des simulations. Les modèles IBIS-AMI se déclinent en 3 variétés principales, souvent appelées modèles statistiques (Init uniquement), Time-Domain (GetWave uniquement) et Dual (Init et Getwave). Cela signifie que les flux d'analyse peuvent varier selon les combinaisons de modèles, car les flux d'analyse sont déterminés par les types de modèles utilisés dans la simulation. Pour utiliser efficacement les modèles IBIS-AMI, il faut comprendre les différents types de modèles et leur application appropriée. C'est généralement une tâche qui incombe à des spécialistes de la simulation. C'est pourquoi il est recommandé de reporter la simulation IBIS-AMI à forte intensité d'expertise, en utilisant d'abord Compliance Analysis pour identifier et résoudre le plus de problèmes possible. Un avantage supplémentaire est que les modèles de canaux créés pour Compliance Analysis peuvent être directement réutilisés pour la simulation IBIS-AMI. Tout le travail détaillé de modélisation des canaux est donc déjà terminé !

Personne vêtue d'une chemise noire debout contre un mur blanc bordé de noir, tenant un objet foncé.
Vue d'ensemble

Égalisation des canaux SERDES pour les interfaces série

Les nouveaux protocoles SerDes, standard du secteur, tels que le PCIe Gen6, l'USB4, les normes Ethernet 100 G par voie et OIF/CEI présentent plusieurs défis uniques aux concepteurs de circuits imprimés. Alors que les vitesses doublent à peu près à chaque génération, le matériau diélectrique utilisé reste le même d'une génération à l'autre. Pour compenser les pertes accrues liées à des débits de données plus élevés, des techniques d'égalisation complexes sont utilisées.

Livre blanc SERDES promotionnel de la série Signal Integrity

Resources