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Il più ampio supporto per gli standard

Un diagramma che mostra vari protocolli SerDes e le loro applicazioni nella trasmissione di dati ad alta velocità.

HyperLynx supporta oltre 250 protocolli e varianti diversi dal Ethernet, Fibre Channel, HDMI, JESD, MIPI D-PHY, OIF-CEI, PCI-e e USB famiglie.

I collegamenti seriali devono essere conformi ai requisiti dei documenti relativi alle specifiche degli standard. Queste specifiche stabiliscono i requisiti per il dispositivo trasmettitore (Tx) e il pacchetto IC, l'interconnessione a livello di sistema pin-to-pin e il dispositivo ricevitore (Rx) e il pacchetto IC. Questi documenti sono lunghi (spesso centinaia di pagine) e dettagliati. Comprendere completamente un solo standard è un compito enorme, ma ce ne sono dozzine, con centinaia di varianti.

Gli esperti Siemens studiano ciascuno di questi standard per creare configurazioni di simulazione che configurino HyperLynx per eseguire il flusso di analisi corretto e riportare le metriche associate a ciascun protocollo standard.

Ogni tipo di analisi è specificato tramite un file di configurazione integrato che imposta automaticamente la velocità del canale, la modulazione, la codifica degli stimoli, il flusso di analisi e il reporting delle metriche sia per la Compliance Analysis che per la simulazione IBIS-AMI. Questi file di configurazione possono essere copiati e modificati utilizzando un editor integrato e nuove configurazioni possono essere aggiunte quando disponibili. HyperLynx include anche una serie di configurazioni «generiche» utili per una rapida analisi what-if e il supporto alla prototipazione di nuovi protocolli.

Modellazione EM 3D integrata

La modellazione elettromagnetica 3D a onda intera di BGA e rotture dei connettori, tramite transizioni e condensatori di blocco, è essenziale per un'analisi accurata dei collegamenti seriali a velocità superiori a 5 GT/s. Senza modelli EM 3D accurati per queste aree, i margini a livello di sistema non possono essere determinati con precisione.

Il modello completo del canale end-to-end è costituito da una varietà di elementi diversi che in genere includono file di parametri S forniti dal fornitore (pacchetti e connettori IC), modelli di traccia che includono effetti di rugosità superficiale e file di parametri S di solutori EM 3D per rappresentare la rottura del PCB, tramite e strutture di condensatori di blocco. Il processo di divisione del routing in sezioni e quindi di creazione del modello di traccia completo dai modelli associati è noto come modellazione di taglio e punto. È fondamentale che i modelli per le singole sezioni siano specificati in modo da consentire loro di essere collegati in cascata senza introdurre errori. HyperLynx automatizza questo processo per produrre modelli topologici completi per collegamenti seriali. Il modello di canale viene creato in base alla conoscenza del protocollo analizzato, quindi è conforme ai requisiti del protocollo per la risoluzione del modello e la larghezza di banda.

Quando si estrae un modello topologico per un collegamento seriale, HyperLynx utilizza innanzitutto un motore DRC integrato per identificare le aree che richiedono la modellazione EM 3D. Viene identificata un'area contenente il segnale e il suo percorso di ritorno, quindi viene creato un corrispondente progetto 3D EM solver. Questa analisi viene eseguita su tutti i canali analizzati e le aree 3D vengono confrontate in modo che aree identiche non vengano risolte due volte. Le aree risultanti vengono quindi risolte automaticamente e vengono creati modelli completi end-to-end del canale per la simulazione e l'elaborazione dei risultati. HyperLynx automatizza l'intero processo - il designer specifica i segnali di interesse e i criteri per identificare un segnale aggressore - e HyperLynx fa il resto. Questo processo fornisce una precisione di modellazione completa del canale paragonabile alla modellazione dell'intero canale in un solutore 3D, a una frazione del costo di elaborazione e memoria.

Elegante logo con tecnologia HyperLynx con linee dinamiche che rappresentano prestazioni digitali scalabili

Per progetti di grandi dimensioni con centinaia di canali e migliaia di aree, HyperLynx scala le prestazioni dei risolutori 3D eseguendo i solutori in parallelo su una LAN, sfruttando le strutture di gestione del carico già installate presso il sito del cliente o utilizzando la propria struttura interna di Job Distribution.

Analisi di conformità agli standard superiori

Protocol Compliance Analysis esamina l'interconnessione a livello di sistema pin-to-pin in un progetto per garantire che soddisfi i requisiti dello standard di protocollo applicabile. Sfrutta i requisiti di interconnessione del sistema pubblicati come parte dello standard stesso. La Compliance Analysis è particolarmente utile perché la maggior parte dei progettisti di sistemi utilizza circuiti integrati pronti all'uso; non creano né i circuiti integrati che utilizzano né i pacchetti IC associati. Compliance Analysis si concentra su ciò che i progettisti di sistema effettivamente creano: schede di sistema. Fino ad ora, l'unico modo in cui la maggior parte dei progettisti di sistemi aveva per convalidare il proprio lavoro era eseguire una simulazione di collegamento utilizzando modelli di componenti forniti dal fornitore (IBIS-AMI). Ciò aggiunge un livello di complicazione perché i modelli IBIS-AMI sono spesso difficili da ottenere e convalidare e il processo per impostare le simulazioni e interpretare i risultati spesso varia da modello a modello.

Una rappresentazione grafica di un test di conformità per sistemi di trasmissione dati seriali ad alta velocità.

Gli standard di collegamento seriale specificano requisiti dettagliati per l'interconnessione del sistema che possono essere verificati analiticamente. Poiché i progettisti di sistemi sono in genere responsabili della progettazione dell'interconnessione PCB che utilizza componenti standard, ha senso analizzare e ottimizzare la progettazione dell'interconnessione di sistema da sola. Questo è esattamente ciò che fa HyperLynx Compliance Analysis. Compliance Analysis funziona quando i modelli del fornitore (IBIS-AMI) non sono disponibili, quindi può sempre essere eseguita su un progetto. Il flusso di HyperLynx Compliance Analysis è lo stesso indipendentemente dai componenti del fornitore utilizzati, il che significa che può essere appreso una volta e utilizzato tra diversi design e fornitori di componenti, invece di cambiare ogni volta. Il flusso HyperLynx è costante anche su più protocolli, a differenza di altre tecniche basate su standard che variano gli strumenti utilizzati e la metodologia analitica da protocollo a protocollo.

HyperLynx Compliance Analysis produce un rapporto HTML completo che mostra il confronto tra le caratteristiche del canale e i requisiti di tempo e frequenza. Vengono mostrati i margini operativi del canale utilizzando una «specifica» Tx e Rx, insieme alle impostazioni ottimali dell'equalizzatore determinate automaticamente e utilizzate per eseguire l'analisi. Il rapporto contiene una serie di dati dettagliati utili per determinare come migliorare il design del canale.

La Compliance Analysis è più veloce e facile da eseguire rispetto alla simulazione con i modelli IBIS-AMI del fornitore. Se la Compliance Analysis mostra che un progetto funzionerà con dispositivi Tx e Rx basati su specifiche e che i dispositivi effettivi del fornitore di componenti soddisfano o superano lo standard, allora ci si dovrebbe aspettare che il sistema completo funzioni. L'analisi IBIS-AMI è ancora consigliata per l'approvazione della progettazione, ma la Compliance Analysis è il modo ideale per esaminare ed eseguire il debug dei progetti prima di investire il tempo e gli sforzi necessari per una simulazione IBIS-AMI completa.

Simulazione IBIS-AMI

La simulazione con modelli forniti dal fornitore (IBIS-AMI) è la forma più accurata di analisi dei collegamenti seriali, perché modella i dispositivi effettivi e le capacità di equalizzazione che verranno utilizzati per Tx e Rx in un collegamento seriale. Laddove i circuiti integrati effettivi superano i requisiti dello standard, tali comportamenti si rifletteranno in un aumento del margine operativo del collegamento. Poiché i modelli IBIS-AMI riflettono le effettive capacità e impostazioni di equalizzazione dei dispositivi fisici, la simulazione può essere utilizzata per determinare le impostazioni di equalizzazione da implementare a livello di sistema.

Questa maggiore precisione, tuttavia, ha un prezzo: lo sforzo richiesto per ottenere e convalidare i modelli IBIS-AMI per l'uso, insieme allo sforzo aggiuntivo necessario per configurare le simulazioni e interpretare i risultati delle simulazioni. I modelli IBIS-AMI sono disponibili in 3 varietà principali, spesso chiamate modelli Statistical (solo Init), Time-Domain (solo GetWave) e Dual (sia Init che Getwave). Ciò significa che i flussi di analisi varieranno tra le diverse combinazioni di modelli, perché i flussi di analisi sono guidati dai tipi di modello utilizzati nella simulazione. L'uso efficace dei modelli IBIS-AMI richiede la comprensione dei diversi tipi di modelli e della loro corretta applicazione; in genere è un compito per specialisti di simulazione dedicati. Per questo motivo, si consiglia di posticipare la simulazione IBIS-AMI ad alta intensità di competenze, utilizzando prima la Compliance Analysis per identificare e risolvere il maggior numero possibile di problemi. Un ulteriore vantaggio è che i modelli di canale costruiti per la Compliance Analysis possono essere riutilizzati direttamente per la simulazione IBIS-AMI, quindi tutto il lavoro dettagliato di modellazione dei canali è già stato svolto!

Persona in camicia nera in piedi contro un muro bianco con bordo nero, che tiene un oggetto scuro.
Panoramica

Equalizzazione del canale SERDES per interfacce seriali

I nuovi protocolli SerDes standard del settore come PCIe Gen6, USB4 e gli standard Ethernet e OIF/CEI 100G per corsia offrono diverse sfide uniche per i progettisti di PCB. Sebbene le velocità raddoppiano all'incirca per ogni generazione, il materiale dielettrico utilizzato rimane lo stesso di generazione in generazione. Per compensare l'aumento delle perdite a velocità di trasmissione dati più elevate, vengono utilizzate tecniche di equalizzazione complesse.

Whitepaper seriale promozionale di SERDES Signal Integrity

Resources