HyperLynx Hybrid Solver

HyperLynx Hybrid Solver er en dekomponerende løser designet for å lage elektromagnetiske modeller for lagdelte elektroniske strukturer som PCB og fleksible kabler. Den er tett integrert med HyperLynx Signal og Power Integrity for å gi nøyaktige, automatiserte arbeidsflyter for systemanalyse.

HyperLynx ressurser

Hybridløsningsapplikasjoner

HyperLynx Hybrid-løseren dekomponerer et design i spor, plan og vias ved å lage en modell for hver seksjon og deretter løse for generell oppførsel ved hjelp av en rekke forskjellige løsningsmetoder. Det forutsetter at strukturen er plan (eller når det gjelder kabler, et tverrsnitt) slik at disse analytiske teknikkene er gyldige. Hybride løsere er mindre databehandlings- og minneintensive enn fullbølgeløsning og kan modellere større strukturer som et resultat. Der «cut and stitch» -metoden brukes til å modellere signalbaner med en fullbølgeløser, modellerer en hybridløser hele signalbanen og utfører dekomponeringen i løseren.

HyperLynx Hybrid-løseren er ideell for å utføre strømbevisst analyse av hele DDR-grensesnitt, der det er viktig å fange effekten av deling av returbanestrøm og samtidig svitsjingsstøy (SSN). Den er også ideell for fullbords vekselstrømsintegritet, modellering av avkoblingskondensatorer og strømlevering til IC-pinner. Hybrid-løseren er spesielt godt egnet for kraftintegritet fordi den modellerer delkraftplan og tilhørende frynseeffekter.

Returbaneanalyse

Strømbevisst signalintegritet

Tradisjonell signalintegritet forutsetter at signaler har ideelle returveier; alltid eksisterende over et referanseplan, uten referansediskontinuitet når signalplanlag byttes. Det antas også tradisjonelt at ideell effekt leveres til enhetens utgangsbuffere.

I den virkelige verden må returstrømmer som strømmer på ett referanseplan finne en kontinuerlig elektrisk bane til en annen, som vanligvis innebærer nærliggende sømviaer. Enhver avledning av returstrømmen skaper ytterligere induktans som påvirker signaloppførsel og kan resultere i kobling mellom signaler gjennom et fenomen kjent som returstrømdeling. Tilsvarende er kraftskinnen ved en utgangsbuffer ikke ideell, og driverspenningen kan falle hvis mange utganger bytter samtidig i samme retning. Mengden av spenningsfall bestemmes av utgangskanthastigheten, driverstyrken, en koblingseffekt kjent som brekkstangstrøm og mengden av høyfrekvent kapasitiv avkobling som betjener det området av dysen. Utgangseffektskinnefall reduserer kraften som er tilgjengelig for utgangsdriveren, mykner og senker utgangskanthastigheten. Dette fenomenet er kjent som Simultaneous Switching Noise, eller SSN. SSN reduserer signalets driftsmarginer og kan i alvorlige tilfeller lukke det tilgjengelige øyet ved mottakerinngangen.

Bruk av en ideell signalreturbane muliggjør rask modellering, men forsømmer effekten av sporing over split, returbanedeling på grunn av utilstrekkelige sømkanaler, kobling mellom signalviaer og signal via krysstale gjennom strømhulen. Inkludering av disse effektene gir et mer realistisk estimat av driftsmargin på bekostning av mer modellering og simuleringsberegningstid. Å inkludere disse effektene vil bare redusere designmarginen, ikke øke den. Det er fornuftig å kjøre analyse med idealiserte returveier først - fordi hvis designet ikke passerer i det ideelle tilfellet, vil det ikke passere i et mer realistisk tilfelle.

Bruk av ideell IC-kraft forsømmer effekten av SSN, mens inkludering av en nøyaktig modell av brettets kraftleveringsegenskaper til IC-pinnene gjør at disse effektene kan kvantifiseres. Denne analysen krever en strømbevisst IBIS-modell for IC og bremser simuleringsprosessen. Av samme grunner som før, bør disse effektene bare vurderes når et design består analyse med ideell kraft.

Korrekt modellering og simulering av effektene av ikke-ideelle returveier og SSN krever en nøyaktig sammenkoblingsmodell som inkluderer den kombinerte oppførselen til signalspor og brettets Power-Delivery Network (PDN). HyperLynx Hybrid-løseren kan lage disse kombinerte sammenkoblingsmodellene direkte fra BoardSim - brukeren spesifiserer signalene og frekvensene av interesse, og Hybrid-løseren lager en S-parametermodell klar for direkte inkludering i BoardSIM-simuleringer.

Strømintegritet på PCB-nivå

Moderne kretskort har flere strømforsyninger, hvorav noen bare er delplaner på visse lag av brettet. Modellering av kraftlevering nøyaktig krever korrekt modellering av disse delplanene sammen med avkoblingskondensatorer og tilhørende komponentparasitikk, og sløyfeinduktansene til hver kondensators viftestruktur. Plasseringen av kraft- og jordplan i stabelen, samt kondensatorplassering og ventilasjon har stor effekt på impedanskarakteristikken til Power Delivery Network (PDN) sett av de forskjellige IC-ene.

Komponenter bruker strøm ved et bredt spekter av frekvenser, fra DC opp til deres interne koblingshastigheter (vanligvis i GHz). Bare å gi mye strøm ved likestrøm er ikke nok, fordi når en høyhastighetskrets bytter, skaper det et øyeblikkelig behov for strøm for å støtte koblingshendelsen. Fordi EM-bølger beveger seg med begrenset hastighet, er det ikke tid for etterspørselen etter ekstra kraft til å strømme til VRM og tilbake - det må være et lokalt ladningsreservoar (en kondensator) som kan tappes. Det er rollen avkoblingskondensatorer spiller i Power Delivery Networks.

I praksis er PDN et distribuert hierarki av kondensatorer som begynner med spenningsregulatoren (VRM) og slutter med kondensatorer på selve IC-dysen. I mellom er det en rekke kondensatorer på brettet som spenner fra bulk til små enheter som 0204s, valgfrie kondensatorer på IC-pakken og kapasitive strukturer som er en del av IC-oppsettet. Hver gruppe kondensatortjenester krever kraft ved suksessivt høyere frekvenser, med kondensatorene med høyeste frekvens på selve dysen.

Induktans er den primære begrensende faktoren for avkobling av kondensatorer, fordi det begrenser frekvensene som en gitt kondensator kan betjene. Dermed er kondensatorverdi, plassering og vifte kritiske funksjoner for høyfrekvente PCB- og pakkekondensatorer. Induktansen knyttet til IC-pakkens kraft- og jordpinner filtrerer effektivt kraften som leveres til IC; utover et visst punkt spiller det ingen rolle om PCB kan levere høyfrekvent strøm eller ikke, fordi det ikke ville komme seg gjennom PC-pakken til dysen. Pakken og IC-pakken må bære lasten fremover fra det punktet.

Som et resultat angår vekselstrømsintegritet på kortnivå seg typisk med frekvenser som starter ved VRMs øvre grense (typisk 5-25 kHz) og slutter ved strømavbruddsfrekvensen for IC-pakken (typisk 25-100 MHz). Grensefrekvensen for IC-pakken avtar typisk etter hvert som pakkene blir større, fordi pakkeinduktansen øker og pakken derfor må bære mer av høyfrekvensbelastningen.

Når du analyserer en PCB PDN, er det kritisk viktig å modellere avkoblingskondensatorene og deres iboende parasittiske induktanser og motstander, detaljene om kondensatorventilasjon og kondensatorplasseringer og verdier. Impedansen til PDN blir undersøkt ved forskjellige IC-pinner for å bestemme PDN-profilen sett ved hver IC.

Når en PCB har enkle kraftplanlag der et helt plan er malt eller en enkelt strømforsyning, kan raske vekselstrømanalysemetoder brukes - men få moderne kretskort er laget på den måten. Når kraft- og bakkeplanene blir uregelmessige, er det nødvendig med mer detaljert modellering for å fange deres oppførsel. HyperLynx Hybrid-løseren kan nøyaktig fange oppførselen til vilkårlig formede kraft- og bakkeplan, inkludert bruk av lange, brede spor for å levere strøm til individuelle komponenter. Hybrid-løseren er sømløst integrert i Advanced Decoupling-arbeidsflyten, så når brukeren identifiserer spenningsforsyningen som skal analyseres og setter den opp, gjør hybridløseren resten.

HyperLynx integrasjon og brukervennlighet

HyperLynx hybridløser fungerer som en tett integrert del av arbeidsflyter for signal og strømintegritet. Innenfor disse arbeidsflytene veileder automatiserte analyseveivisere brukere gjennom oppsett- og analyseprosessene trinn for trinn. Brukere går gjennom veiviserne og svarer på spørsmålene på hver side, og HyperLynx gjør resten!

Innenfor HL-SI DDR SI-strømbevisst arbeidsflyt brukes hybridløseren til å lage en systemmodell som inkluderer høyhastighets DDR-signaler, sammen med PDN og deres interaksjoner. Denne modellen brukes til å undersøke effekten av både ikke-ideelle returveier og samtidig koblingsstøy.

Innenfor HL-PIs avanserte avkoblingsarbeidsflyt brukes hybridløseren til å lage en modell av PCB som inkluderer VRM, PDN på kortnivå, avkoblingskondensatorer og IC-pinnene der PDN-impedansen skal analyseres.

I hvert tilfelle blir brettnivåegenskaper automatisk trukket ut og brukt til å lage ferdige prosjekter for løseren, som løses og etterbehandles for å produsere effektive, nøyaktige, passive, kausale S-parametermodeller som deretter blir innlemmet i simuleringer på systemnivå. S-parametermodellene som sendes ut av hybridløseren dokumenterer analysen og tilkoblingsdetaljene for hver port for å sikre riktig tilkobling når hele systemnettlisten er konstruert.

Skript og automatisering

Signal- og strømintegritetsanalyse er komplekse flertrinnsprosesser, der endring av ett enkelt alternativ kan påvirke sluttresultatet betydelig. Fordi disse simuleringene ofte er lange, beregnings- og minneintensive, er det viktig å sikre at simuleringer blir satt opp riktig og utført konsekvent. Uten muligheten til å sikre at simuleringer utføres konsekvent og nøyaktig, går mye tid tapt ved justering og resimulering.

HyperLynx Advanced Solvers kan kjøres både interaktivt og gjennom Python-basert automatisering. Dette gjør at design i utgangspunktet kan settes opp, analyseres og feilsøkes ved hjelp av interaktiv analyse for å bestemme optimale simuleringsinnstillinger. Etter hvert som designet gjentas, kan disse innstillingene gjenbrukes gjennom automatisering for å sikre at analysen alltid kjøres på samme måte, rapporterer om de samme beregningene og produserer de samme utdatamodellene. Et interaktivt skriptmiljø på kommandolinjen er tilgjengelig direkte med løsere, slik at brukere kan utvikle og teste automatiseringsskriptene sine.

HyperLynx Advanced Solver-automatisering er en del av et bredere skriptrammeverk for hele HyperLynx-familien, som gjør det mulig å opprette automatiserte analyseflyter med flere verktøy. Dette objektorienterte skriptrammeverket inkluderer forhåndsdefinerte flyter for strømintegritet, signalintegritet og seriell koblingssamsvarsanalyse som lar brukerne kjøre komplekse analyser med bare noen få linjer med tilpasset kode.