하이퍼링크스 하이브리드 솔버

HyperLynx Hybrid 솔버는 PCB와 플렉시블 케이블 같은 레이어드 전자 구조물의 전자기 모델을 만들기 위해 설계된 분해 솔버예요.HyperLynx 신호 및 전력 무결성과 긴밀하게 통합되어 정확하고 자동화된 시스템 분석 워크플로를 제공해요.

하이퍼링크스 리소스

하이브리드 솔버 애플리케이션

HyperLynx Hybrid 솔버는 각 섹션의 모델을 만든 다음 다양한 솔버 방법을 사용하여 전체 동작을 풀어서 설계를 트레이스, 평면, 비아로 분해해요.구조가 평면형 (또는 케이블의 경우 횡단면) 이므로 이러한 분석 기법이 유효하다고 가정해요.하이브리드 솔버는 풀웨이브 솔버보다 컴퓨팅하고 메모리 사용량이 적고 결과적으로 더 큰 구조를 모델링할 수 있어요.풀 웨이브 솔버로 신호 경로를 모델링하는 데 “컷 앤 스티치” 방법을 사용하는데, 하이브리드 솔버는 전체 신호 경로를 모델링하고 솔버에서 분해를 수행해요.

HyperLynx 하이브리드 솔버는 전체 DDR 인터페이스의 전력 인식 분석을 수행하는 데 이상적이에요. 여기서 복귀 경로 전류 공유 및 동시 스위칭 노이즈 (SSN) 의 영향을 캡처하는 것이 중요해요.또한 풀보드 AC 전력 무결성, 디커플링 커패시터 모델링, IC 핀으로의 전력 전달에 이상적으로 적합해요.하이브리드 솔버는 부분 파워 플레인과 관련 프린징 효과를 모델링하기 때문에 전력 무결성에 특히 적합해요.

반송 경로 분석

전력 인식 신호 무결성

기존의 신호 무결성에서는 신호가 이상적인 복귀 경로를 가지고 있다고 가정해요. 신호 평면 전환 시 기준 불연속성 없이 항상 기준 평면 위에 존재해요.또한 전통적으로 이상적인 전력이 장치의 출력 버퍼에 전달된다고 가정해요.

현실에서는 한 레퍼런스 플레인에 흐르는 리턴 전류가 다른 레퍼런스 플레인으로 가는 연속적인 전기 경로를 찾아야 하는데, 보통 근처에 스티칭 비아 (stitching via) 가 필요해요.리턴 전류가 전환되면 신호 동작에 영향을 미치는 추가 인덕턴스가 생성되고 리턴 전류 공유 현상으로 신호 간에 결합이 생길 수 있어요.마찬가지로 출력 버퍼의 파워 레일은 이상적이지 않아요. 많은 출력이 동시에 같은 방향으로 전환되면 드라이버 전압이 떨어질 수 있어요.전압 강하량은 출력 엣지 레이트, 드라이버 강도, 크로우바 전류라고 하는 스위칭 효과, 다이 영역에 작용하는 고주파 커패시티브 디커플링의 양에 따라 결정돼요.출력 파워 레일 드룹은 출력 드라이버에 사용할 수 있는 전력을 줄여 출력 엣지 레이트를 약화시키고 느리게 해요.이 현상을 동시 스위칭 노이즈, SSN이라고 해요.SSN은 신호 작동 마진을 줄여 주고, 심한 경우에는 수신기 입력에 집중하지 못하게 할 수도 있어요.

이상적인 신호 리턴 경로를 사용하면 빠르게 모델링할 수 있지만 트레이스 오버 스플릿, 부적절한 스티칭 비아로 인한 복귀 경로 공유, 신호 비아 간의 커플링과 파워 캐비티를 통한 크로스토크를 통한 신호 영향은 무시할 수 있어요.이러한 효과를 포함하면 모델링하고 시뮬레이션 컴퓨팅 시간은 더 많이 들지만 영업 마진을 더 현실적으로 추정할 수 있어요.이러한 효과를 포함하면 디자인 마진이 감소할 뿐 증가하지는 않아요.이상적인 복귀 경로로 먼저 분석을 실행하는 것이 합리적이에요. 이상적인 경우 설계가 통과하지 못하면 더 사실적인 설계로는 통과하지 못하기 때문이죠.

이상적인 IC 전력을 사용하면 SSN의 영향을 무시하는 반면 IC 핀에 보드 전력 공급 특성의 정확한 모델을 포함하면 이러한 영향을 정량화할 수 있어요.이 분석에는 IC용 전력 인식 IBIS 모델이 필요하고 시뮬레이션 과정이 느려져요.전과 같은 이유로, 설계가 이상적인 검정력으로 분석을 통과한 후에만 이러한 효과를 고려해야 해요.

이상적이지 않은 복귀 경로와 SSN의 영향을 올바르게 모델링하고 시뮬레이션하려면 신호 트레이스와 보드의 전력 전달 네트워크 (PDN) 의 결합된 동작을 포함하는 정확한 상호 연결 모델이 필요해요.HyperLynx 하이브리드 솔버는 BoardSim에서 직접 이러한 결합된 상호 연결 모델을 만들 수 있어요. 사용자는 관심 신호와 주파수를 지정하고 하이브리드 솔버는 BoardSim 시뮬레이션에 직접 포함시킬 수 있는 S-파라미터 모델을 생성해요.

PCB 수준의 전력 무결성

현대의 인쇄 회로 기판에는 전원 공급 장치가 여러 개 있는데, 그 중 일부는 기판 특정 레이어의 부분 평면일 뿐이에요.전력 공급을 정확하게 모델링하려면 이러한 부분 평면을 디커플링 커패시터와 관련 부품 기생 장치, 각 커패시터 팬아웃 구조의 루프 인덕턴스와 함께 정확하게 모델링해야 해요.스택업 내의 전력 및 접지 플레인 위치, 커패시터 위치 및 팬아웃은 다양한 IC에서 볼 수 있는 전력 전달 네트워크 (PDN) 의 임피던스 특성에 큰 영향을 미쳐요.

부품은 DC부터 내부 스위칭 속도 (보통 GHz) 까지 광범위한 주파수에서 전력을 소비해요.단순히 DC에 많은 전력을 공급하는 것만으로는 충분하지 않아요. 고속 회로가 전환되면 스위칭 이벤트를 지원하기 위해 전력이 순간적으로 필요하기 때문이죠.EM파는 유한한 속도로 이동하기 때문에 추가 전력 수요가 VRM에 흐르고 다시 돌아올 시간이 없어요. 탭할 수 있는 로컬 충전 저장소 (커패시터) 가 있어야 해요.그게 전력 공급 네트워크에서 디커플링 커패시터가 하는 역할이에요.

실제로 PDN은 전압 조정기 (VRM) 로 시작하고 IC 다이 자체의 커패시터로 끝나는 커패시터의 분산 계층 구조예요.그 사이에 보드에는 벌크부터 0204s 같은 소형 장치, IC 패키지의 옵션 커패시터, IC 레이아웃의 일부인 용량 구조에 이르기까지 다양한 커패시터가 있어요.각 커패시터 그룹은 연속적으로 더 높은 주파수의 전력 수요를 처리해요. 가장 높은 주파수의 커패시터는 다이 자체에 있어요.

인덕턴스는 디커플링 커패시터의 주요 제한 요소예요. 주어진 커패시터가 서비스할 수 있는 주파수를 제한하기 때문이죠.따라서 커패시터 값, 배치 및 팬아웃은 고주파 PCB와 패키지 커패시터의 중요한 특징이에요.IC 패키지의 전원 및 접지 핀과 관련된 인덕턴스는 IC에 전달되는 전력을 효과적으로 필터링해요. 특정 시점이 지나면 PCB가 고주파 전력을 공급할 수 있는지 여부는 중요하지 않아요. PC 패키지를 통해 다이까지 전달되지 않기 때문이죠.패키지와 IC 패키지가 그 지점부터 앞으로 하중을 전달해야 해요.

따라서 보드 수준의 AC 전력 무결성은 보통 VRM 상한 (보통 5~25kHz) 에서 시작하고 IC 패키지의 전원 차단 주파수 (보통 25-100MHz) 에서 끝나는 주파수와 관련이 있어요.IC 패키지의 차단 주파수는 보통 패키지가 커질수록 낮아져요. 패키지 인덕턴스가 증가해서 패키지가 고주파 부하를 더 많이 전달해야 하기 때문이에요.

PCB PDN을 분석할 때는 디커플링 커패시터와 고유의 기생 인덕턴스와 저항, 커패시터 팬아웃의 세부 사항, 커패시터 위치 및 값을 모델링하는 것이 매우 중요해요.PDN의 임피던스를 다른 IC 핀에서 조사해서 각 IC에서 보이는 PDN 프로파일을 결정해요.

PCB에 전체 평면이 접지되거나 단일 전원 공급 장치가 있는 단순한 전원 플레인 레이어가 있는 경우 빠른 AC 분석 방법을 적용할 수 있어요. 하지만 현대 PCB는 그렇게 만들어진 게 거의 없어요.동력면과 지표면이 불규칙해지면 그 거동을 포착하려면 더 세밀한 모델링이 필요해요.HyperLynx Hybrid 솔버는 개별 부품에 전력을 전달하기 위해 길고 넓은 트레이스를 사용하는 것을 포함하여 임의 모양의 전력 및 접지 평면의 동작을 정확하게 캡처할 수 있어요.하이브리드 솔버는 고급 디커플링 워크플로우에 완벽하게 통합되어 있어 사용자가 분석할 전압 공급을 식별하고 설정하면 나머지는 하이브리드 솔버가 알아서 해요.

하이퍼링크스 통합 및 사용 편의성

HyperLynx 하이브리드 솔버는 신호 및 전력 무결성 워크플로의 긴밀하게 통합된 부분 역할을 해요.이 워크플로우에서는 자동 분석 마법사가 설정 및 분석 프로세스를 단계별로 안내해요.사용자들이 마법사를 따라 각 페이지의 질문에 답하면 나머지는 HyperLynx가 알아서 해요!

HL-SI DDR SI 전력 인식 워크플로우 내에서 하이브리드 솔버는 고속 DDR 신호와 PDN 및 상호 작용을 포함하는 시스템 모델을 만드는 데 사용돼요.이 모델은 이상적이지 않은 복귀 경로와 동시 스위칭 잡음이 미치는 영향을 조사하는 데 사용돼요.

HL-PI 고급 디커플링 워크플로우에서 하이브리드 솔버는 VRM, 보드 레벨 PDN, 디커플링 커패시터, PDN 임피던스를 분석할 IC 핀을 포함하는 PCB 모델을 만드는 데 사용돼요.

각각의 경우에 보드 수준 특성이 자동으로 추출되어 솔버가 바로 실행할 수 있는 프로젝트를 만드는 데 사용돼요. 이 프로젝트를 해결하고 후처리하여 효율적이고 정확하며 수동적이고 인과 관계가 있는 S-파라미터 모델을 만든 다음 시스템 수준 시뮬레이션에 통합해요.하이브리드 솔버가 출력하는 S-파라미터 모델은 전체 시스템 넷리스트가 구성될 때 적절한 연결을 보장하기 위해 각 포트에 대한 분석 및 연결 세부 정보를 문서화해요.

스크립팅 & 자동화

신호 및 전력 무결성 분석은 복잡한 다단계 프로세스로서, 단일 옵션을 변경하면 최종 결과에 큰 영향을 미칠 수 있어요.이러한 시뮬레이션은 종종 시간이 오래 걸리고 컴퓨팅과 메모리를 많이 사용하기 때문에 시뮬레이션을 제대로 설정하고 일관되게 수행하는 것이 중요해요.시뮬레이션을 일관되고 정확하게 수행할 수 있는 능력이 없으면 조정하고 재시뮬레이션하는 데 많은 시간을 허비해야 해요.

HyperLynx 고급 솔버는 대화형과 파이썬 기반 자동화를 통해 실행할 수 있어요.이렇게 하면 대화형 분석을 사용하여 설계를 처음에 설정, 분석 및 디버깅하여 최적의 시뮬레이션 설정을 결정할 수 있어요.그런 다음 설계를 반복하면서 자동화를 통해 해당 설정을 재사용하여 분석이 항상 같은 방식으로 실행되고, 동일한 지표에 대해 보고하고, 동일한 결과 모델을 생성할 수 있어요.사용자가 자동화 스크립트를 개발하고 테스트할 수 있도록 솔버에서 직접 대화형 명령줄 스크립팅 환경을 사용할 수 있어요.

HyperLynx 고급 솔버 자동화는 전체 HyperLynx 제품군을 위한 광범위한 스크립팅 프레임워크의 일부예요. 이를 통해 자동화된 멀티 툴 분석 흐름을 만들 수 있어요.이 객체 지향 스크립팅 프레임워크에는 전력 무결성, 신호 무결성, 직렬 링크 컴플라이언스 분석을 위한 사전 정의된 흐름이 포함되어 있어 사용자가 사용자 지정 코드 몇 줄로 복잡한 분석을 실행할 수 있어요.