HyperLynx Hybrid Solver

HyperLynx Hybrid Solver yra dekompozicinis sprendėjas, skirtas sukurti elektromagnetinius modelius sluoksniuotoms elektroninėms struktūroms, tokioms kaip PCB ir lankstūs kabeliai. Jis yra glaudžiai integruotas su “HyperLynx Signal” ir “Power Integrity”, kad būtų užtikrintos tikslios, automatizuotos sistemos analizės darbo eigos.

“HyperLynx” ištekliai

Hibridinių sprendėjų programos

HyperLynx hibridinis sprendėjas išskaido dizainą į pėdsakus, plokštumas ir vias, sukurdamas kiekvieno skyriaus modelį ir tada spręsdamas bendrą elgesį naudojant įvairius skirtingus sprendimo metodus. Daroma prielaida, kad konstrukcija yra plokštuminė (arba kabelių atveju skerspjūvis), todėl šie analizės metodai yra galiojantys. Hibridiniai sprendėjai yra mažiau skaičiuojami ir reikalauja atminties nei visos bangos sprendimas ir dėl to gali modeliuoti didesnes struktūras. Kai signalo keliams modeliuoti pilnos bangos sprendėliu naudojamas “supjaustyti ir dygsniuoti” metodas, hibridinis sprendėjas modeliuoja visą signalo kelią ir atlieka skilimą sprendėlyje.

“HyperLynx Hybrid” sprendėjas idealiai tinka atlikti ištisų DDR sąsajų galios suvokimo analizę, kur svarbu užfiksuoti grįžtamojo kelio srovės dalijimosi ir sinchroninio perjungimo triukšmo (SSN) poveikį. Jis taip pat idealiai tinka pilnos plokštės kintamosios srovės galios vientisumui, modeliuojant atsiejimo kondensatorius ir energijos tiekimą į IC kaiščius. “Hybrid Solver” ypač gerai tinka galios vientisumui, nes jis modeliuoja dalines galios plokštumas ir susijusius pakraščių efektus.

Grįžimo kelio analizė

Maitinimo signalo vientisumas

Tradicinis signalo vientisumas daro prielaidą, kad signalai turi idealius grįžimo kelius; visada egzistuoja virš atskaitos plokštumos, be atskaitos nutrūkimo perjungiant signalo plokštumos sluoksnius. Taip pat tradiciškai manoma, kad ideali galia tiekiama į prietaiso išvesties buferius.

Realiame pasaulyje grįžtamosios srovės, tekančios vienoje atskaitos plokštumoje, turi rasti nuolatinį elektros kelią į kitą, kuris paprastai apima netoliese susiuvimo vias. Bet koks grįžtamosios srovės nukreipimas sukuria papildomą induktyvumą, kuris daro įtaką signalo elgesiui ir gali sukelti signalų sujungimą per reiškinį, vadinamą grįžtamosios srovės dalijimusi. Panašiai maitinimo bėgelis išėjimo buferyje nėra idealus, o vairuotojo įtampa gali nukristi, jei daugelis išėjimų vienu metu persijungia ta pačia kryptimi. Įtampos kritimo kiekį lemia išėjimo krašto greitis, vairuotojo stiprumas, perjungimo efektas, žinomas kaip laužtuvo srovė, ir aukšto dažnio talpinio atsiejimo, aptarnaujančio tą štampo plotą, kiekis. Išėjimo galia geležinkelio droop sumažina galingumą prieinama išėjimo tvarkyklės, minkština ir sulėtėja išėjimo krašto greitis. Šis reiškinys žinomas kaip vienalaikio perjungimo triukšmas arba SSN. SSN sumažina signalo veikimo paraštes ir sunkiais atvejais gali uždaryti turimą akį imtuvo įėjime.

Naudojant idealų signalo grįžimo kelią, galima greitai modeliuoti, tačiau nepaisoma pėdsakų per padalijimo, grįžimo kelio dalijimosi dėl netinkamo susiuvimo vias, sujungimo tarp signalo vias ir signalo per crosstalk per maitinimo ertmę poveikio. Įtraukus šiuos efektus, galima realistiškesnį veiklos maržos įvertinimą daugiau modeliavimo ir modeliavimo skaičiavimo laiko sąnaudų. Įtraukus šiuos efektus, tik kada nors sumažės dizaino marža, o ne padidės. Tikslinga pirmiausia atlikti analizę su idealizuotais grįžimo keliais - nes jei dizainas nepraeis idealiu atveju, jis nepraeis realistiškesniu.

Naudojant idealią IC galią nepaisoma SSN poveikio, o įtraukiant tikslų plokštės energijos tiekimo charakteristikų modelį į IC kaiščius, šiuos efektus galima kiekybiškai įvertinti. Ši analizė reikalauja galios žinančio IBIS modelio IC ir lėtina modeliavimo procesą. Dėl tų pačių priežasčių, kaip ir anksčiau, šis poveikis turėtų būti svarstomas tik tada, kai dizainas praeina analizę su idealia galia.

Teisingai modeliuojant ir imituojant neidealių grįžimo takų ir SSN poveikį, reikalingas tikslus sujungimo modelis, apimantis kombinuotą signalo pėdsakų ir plokštės “Power-Delivery Network” (PDN) elgesį. “HyperLynx Hybrid” sprendėjas gali sukurti šiuos kombinuotus sujungimo modelius tiesiai iš “BoardSIM” - vartotojas nurodo dominančius signalus ir dažnius, o “Hybrid” sprendėjas sukuria S parametrų modelį, paruoštą tiesiogiai įtraukti į “BoardSIM” modeliavimus.

PCB lygio galios vientisumas

Šiuolaikinės spausdintinės plokštės turi kelis maitinimo šaltinius, kai kurie iš jų yra tik dalinės plokštumos tam tikruose plokštės sluoksniuose. Modeliuojant galios pristatymą tiksliai, reikia teisingai modeliuoti šias dalines plokštumas kartu su atsiejimo kondensatoriais ir susijusiais komponentiniais parazitais bei kiekvieno kondensatoriaus fanout struktūros kilpos induktyvumu. Maitinimo ir žemės plokštumų vieta krūtinėje, taip pat kondensatoriaus vieta ir ventiliatorius turi didelį poveikį energijos tiekimo tinklo (PDN) varžos charakteristikai, kaip matyti iš skirtingų IC.

Komponentai sunaudoja energiją plačiu dažnių diapazonu, nuo nuolatinės srovės iki vidinio perjungimo greičio (paprastai GHz). Paprasčiausiai suteikti daug energijos nuolatine srove nepakanka, nes kai persijungia didelės spartos grandinė, ji sukuria momentinį energijos poreikį, kad palaikytų perjungimo įvykį. Kadangi EM bangos keliauja baigtiniu greičiu, nėra laiko papildomos galios poreikiui tekėti į VRM ir atgal - turi būti vietinis įkrovos rezervuaras (kondensatorius), kurį galima bakstelėti. Tai yra kondensatorių atskyrimo vaidmuo “Power Delivery Networks”.

Praktiškai PDN yra paskirstyta kondensatorių hierarchija, kuri prasideda įtampos reguliatoriumi (VRM) ir baigiasi kondensatoriais ant paties IC štampo. Tarp jų plokštėje yra įvairūs kondensatoriai, kurie svyruoja nuo birių iki mažų įrenginių, tokių kaip 0204s, pasirenkamieji kondensatoriai ant IC paketo ir talpinės struktūros, kurios yra IC išdėstymo dalis. Kiekvienai kondensatorių grupei reikia galios paeiliui aukštesniais dažniais, o aukščiausio dažnio kondensatoriai yra ant pačios štampo.

Induktyvumas yra pagrindinis ribojantis kondensatorių atsiejimo veiksnys, nes jis riboja dažnius, kuriuos gali aptarnauti tam tikras kondensatorius. Taigi kondensatoriaus vertė, išdėstymas ir fanout yra kritinės aukšto dažnio PCB ir paketų kondensatorių savybės. Induktyvumas, susijęs su IC paketo maitinimo ir žemės kaiščiais, efektyviai filtruoja į IC tiekiamą galią; už tam tikro taško, nesvarbu, ar PCB gali tiekti aukšto dažnio galią, ar ne, nes ji nebūtų padaryti jį per kompiuterio paketą į mirti. Pakuotė ir IC paketas turi perkelti krovinį į priekį nuo to taško.

Dėl to kintamosios srovės galios vientisumas plokštės lygyje paprastai susijęs su dažniais, kurie prasideda nuo VRM viršutinės ribos (paprastai 5—25 kHz) ir baigiasi IC paketo galios ribojimo dažniu (paprastai 25—100 MHz). IC paketo ribojimo dažnis paprastai mažėja, kai paketai didėja, nes paketo induktyvumas didėja, todėl pakuotė turi pernešti didesnę aukšto dažnio apkrovą.

Analizuojant PCB PDN, labai svarbu modeliuoti atsiejimo kondensatorius ir jiems būdingus parazitinius induktyvumus ir varžas, detales apie kondensatoriaus ventiliatorių ir kondensatoriaus vietas bei vertes. PDN varža tiriama skirtinguose IC kaiščiuose, kad būtų galima nustatyti PDN profilį, matomą kiekviename IC.

Kai PCB turi paprastus galios plokštumų sluoksnius, kuriuose įžeminama visa plokštuma arba vienas maitinimo šaltinis, galima taikyti greitus kintamosios srovės analizės metodus, tačiau mažai šiuolaikinių PCB yra pagaminta tokiu būdu. Kai galios ir žemės plokštumos tampa netaisyklingos, norint užfiksuoti jų elgesį, reikia išsamesnio modeliavimo. “HyperLynx Hybrid” sprendėjas gali tiksliai užfiksuoti savavališkai suformuotų galios ir žemės plokštumų elgesį, įskaitant ilgų, plačių pėdsakų naudojimą, siekiant tiekti galią atskiriems komponentams. Hibridinis sprendėjas yra sklandžiai integruotas į “Advanced Decoupling” darbo eigą, todėl vartotojui identifikavus analizuojamą įtampos tiekimą ir nustatant jį, “Hybrid Solver” atlieka likusią dalį.

“HyperLynx” integracija ir naudojimo paprastumas

HyperLynx hibridinis sprendėjas yra glaudžiai integruota signalo ir galios vientisumo darbo eigos dalis. Šiose darbo eigose automatizuotos analizės vedliai padeda vartotojams žingsnis po žingsnio atlikti sąrankos ir analizės procesus. Vartotojai eina per vedlius, atsakančius į kiekvieno puslapio klausimus, o “HyperLynx” atlieka likusią dalį!

HL-SI DDR SI maitinančioje darbo eigoje hibridinis sprendėjas naudojamas sukurti sistemos modelį, apimantį didelės spartos DDR signalus kartu su PDN ir jų sąveika. Šis modelis naudojamas tiek neidealių grįžtamųjų takų, tiek vienu metu perjungimo triukšmo poveikiui išnagrinėti.

HL-PI pažangioje atskyrimo darbo eigoje hibridinis sprendėjas naudojamas sukurti PCB modelį, apimantį VRM, plokštės lygio PDN, atskyrimo kondensatorius ir IC kaiščius, kuriuose turi būti analizuojama PDN varža.

Kiekvienu atveju lentos lygio charakteristikos automatiškai išgaunamos ir naudojamos kuriant paruoštus vykdyti sprendimus skirtus projektus, kurie sprendžiami ir apdorojami po to, kad būtų sukurti veiksmingi, tikslūs, pasyvūs, priežastiniai S parametrų modeliai, kurie vėliau įtraukiami į sistemos lygio modeliavimą. Hibridinio sprendėlio išvesti S parametrų modeliai dokumentuoja kiekvieno prievado analizę ir ryšio detales, kad būtų užtikrintas tinkamas ryšys, kai sukuriamas visas sistemos tinklo sąrašas.

Scenarijų kūrimas ir automatizavimas

Signalo ir galios vientisumo analizė yra sudėtingi, kelių žingsnių procesai, kai vienos parinkties keitimas gali reikšmingai paveikti galutinį rezultatą. Kadangi šie modeliavimai dažnai yra ilgi, skaičiuojami ir reikalauja atminties, labai svarbu užtikrinti, kad modeliavimai būtų tinkamai nustatyti ir nuosekliai atliekami. Neturint galimybės užtikrinti, kad simuliacijos būtų atliekamos nuosekliai ir tiksliai, daug laiko prarandama koreguojant ir pakartotinai imituojant.

“HyperLynx Advanced Solvers” galima paleisti tiek interaktyviai, tiek per Python pagrįstą automatizavimą. Tai leidžia dizainus iš pradžių nustatyti, analizuoti ir derinti naudojant interaktyvią analizę, siekiant nustatyti optimalius modeliavimo nustatymus. Tada, kai dizainas kartojamas, šie nustatymai gali būti pakartotinai naudojami automatizuojant, siekiant užtikrinti, kad analizė visada būtų vykdoma taip pat, ataskaitos apie tą pačią metriką ir sukuria tuos pačius išvesties modelius. Interaktyvi komandinės eilutės scenarijų aplinka yra prieinama tiesiogiai su sprendėjais, kad vartotojai galėtų kurti ir išbandyti savo automatizavimo scenarijus.

“HyperLynx Advanced Solver” automatizavimas yra platesnės visos “HyperLynx” šeimos scenarijų sistemos dalis, leidžianti sukurti automatizuotus kelių įrankių analizės srautus. Ši objektinė scenarijų sistema apima iš anksto nustatytus srautus galios vientisumui, signalo vientisumui ir nuosekliųjų nuorodų atitikties analizei, kurie leidžia vartotojams atlikti sudėtingas analizes tik keliomis pasirinktinio kodo eilutėmis.