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O suporte de padrões mais amplo

Um diagrama que mostra vários protocolos SERDes e as suas aplicações na transmissão de dados de alta velocidade.

O HyperLynx suporta mais de 250 protocolos e variantes diferentes do Ethernet, Canal de fibra, HDMI, JESD, MIPI D-PHY, OIF-CEI, PCI-e e USB famílias.

Os links seriais devem estar em conformidade com os requisitos dos documentos de especificação de padrões associados. Estas especificações estabelecem os requisitos para o dispositivo transmissor (Tx) e o pacote IC, a interconexão de nível de sistema pino a pino e o dispositivo receptor (Rx) e o pacote IC. Estes documentos são longos (muitas vezes centenas de páginas) e detalhados. Compreender completamente apenas um padrão é uma tarefa enorme - mas existem dezenas deles, com centenas de variantes.

Os especialistas da Siemens estudam cada um desses padrões para criar configurações de simulação que configuram o HyperLynx para executar o fluxo de análise correto e relatam as métricas associadas a cada protocolo padrão.

Cada tipo de análise é especificado através de um ficheiro de configuração integrado que configura automaticamente a velocidade do canal, modulação, codificação de estímulos, fluxo de análise e relatórios de métricas para a análise de Compliance e simulação IBIS-AMI. Estes ficheiros de configuração podem ser copiados e modificados utilizando um editor incorporado, e novas configurações podem ser adicionadas quando disponíveis. O HyperLynx também inclui um conjunto de configurações “genéricas” que são úteis para análise rápida e suporte de prototipagem para novos protocolos.

Modelação 3D EM integrada

A modelagem eletromagnética 3D de onda completa de BGA e rupturas de conectores, através de transições e capacitores de bloqueio, é essencial para uma análise precisa de links seriais a velocidades superiores a 5 GT/s. Sem modelos 3D EM precisos para essas áreas, as margens ao nível do sistema não podem ser determinadas com precisão.

O modelo de canal completo de ponta a ponta é construído a partir de uma variedade de elementos diferentes que normalmente incluem ficheiros de parâmetro S fornecidos pelo fornecedor (pacotes IC e conectores), modelos de rastreio incluindo efeitos de rugosidade de superfície e ficheiros de parâmetros S de solucionadores 3D EM para representar quebra de PCB, através e bloqueando estruturas de capacitores. O processo de dividir o roteamento em seções e, em seguida, construir o modelo de rastreamento completo a partir dos modelos associados é conhecido como modelagem de corte e costura. É fundamental que os modelos para as secções individuais sejam especificados de forma a permitir que sejam agrupados em cascata sem introduzir erros. O HyperLynx automatiza este processo para produzir modelos completos de topologia para ligações seriais. O modelo de canal é criado com base no conhecimento do protocolo a ser analisado para que esteja em conformidade com os requisitos do protocolo para resolução do modelo e largura de banda.

Ao extrair um modelo de topologia para uma ligação serial, o HyperLynx utiliza primeiro um motor DRC incorporado para identificar áreas que requerem modelagem 3D EM. Uma área contendo o sinal e o seu caminho de retorno é identificada e, em seguida, é criado um projeto de solucionador EM 3D correspondente. Esta análise é realizada em todos os canais que estão a ser analisados, e as áreas 3D são comparadas para que quaisquer áreas idênticas não sejam resolvidas duas vezes. As áreas resultantes são resolvidas automaticamente e são criados modelos completos de ponta a ponta de canal para simulação e processamento de resultados. O HyperLynx automatiza todo este processo - o designer especifica os sinais de interesse e os critérios para identificar um sinal de agressor - e o HyperLynx faz o resto. Este processo fornece uma precisão de modelagem de canal completa comparável à modelagem de todo o canal num solucionador 3D, a uma fração do custo de computação e memória.

Logotipo elegante da tecnologia HyperLynx com linhas dinâmicas que representam um desempenho digital escalável

Para projetos grandes com centenas de canais e milhares de áreas, o HyperLynx dimensiona o desempenho do solucionador 3D executando solucionadores em paralelo em uma LAN, seja aproveitando as instalações de gestão de carga já instaladas no local do cliente, ou usando a sua própria instalação interna de Distribuição de Trabalho.

Análise de conformidade de padrões superiores

A Análise de Compliance do Protocolo examina a interconexão de nível de sistema pino a pino em um projeto para garantir que cumpre os requisitos do padrão de protocolo aplicável. Aproveita os requisitos de interconexão do sistema publicados como parte da própria norma. A análise de Compliance é especialmente útil porque a maioria dos projetistas de sistemas usa ICs de prateleira; eles não criam nem os ICs que usam nem os pacotes IC associados. A Análise de Compliance concentra-se no que os designers de sistemas realmente criam: placas de sistema. Até agora, a única maneira que a maioria dos projetistas de sistemas tinha de validar o seu trabalho era executar uma simulação de link usando modelos de componentes fornecidos pelo fornecedor (IBIS-AMI). Isto acrescenta uma camada de complicação porque os modelos IBIS-AMI são muitas vezes difíceis de obter e validar, e o processo para configurar simulações e interpretar os resultados varia frequentemente de modelo para modelo.

Uma representação gráfica de um teste de conformidade para sistemas de transmissão de dados seriais de alta velocidade.

Os padrões de ligação serial especificam requisitos detalhados para a interconexão do sistema que podem ser verificados analiticamente. Uma vez que os designers de sistemas são normalmente responsáveis pelo design da interconexão PCB que usa componentes de prateleira, faz sentido analisar e otimizar o design da interconexão do sistema por si só. Isso é exatamente o que a Análise de Compliance do HyperLynx faz. A Análise de Compliance funciona quando os modelos do fornecedor (IBIS-AMI) não estão disponíveis, pelo que pode sempre ser executado num design. O fluxo da Análise de Compliance do HyperLynx é o mesmo independentemente dos componentes do fornecedor que são utilizados, o que significa que pode ser aprendido uma vez e utilizado em diferentes designs e fornecedores de componentes - em vez de mudar a cada vez. O fluxo HyperLynx é mesmo constante em vários protocolos, ao contrário de outras técnicas baseadas em padrões que variam as ferramentas utilizadas e a metodologia analítica de protocolo para protocolo.

A Análise de Compliance do HyperLynx produz um relatório HTML abrangente que mostra como as características do canal se comparam aos requisitos de tempo e frequência. As margens de funcionamento do canal usando uma “especificação” Tx e Rx são mostradas, juntamente com as configurações ideais do equalizador determinadas automaticamente usadas para realizar a análise. O relatório contém uma riqueza de dados detalhados que são úteis para determinar como o design do canal pode ser melhorado.

A análise de Compliance é mais rápida e fácil de executar do que a simulação com modelos IBIS-AMI do fornecedor. Se a Análise de Compliance mostrar que um projeto funcionará com dispositivos Tx e Rx baseados em especificação, E os dispositivos reais do fornecedor de componentes atenderem ou excederem o padrão - então deverá esperar-se que o sistema completo funcione. A análise IBIS-AMI ainda é recomendada para aprovação do projeto, mas a Análise de Compliance é a maneira ideal de rastrear e depurar projetos antes de investir o investimento de tempo e esforço necessário para a simulação completa do IBIS-AMI.

Simulação IBIS-AMI

A simulação com modelos fornecidos pelo fornecedor (IBIS-AMI) é a forma mais precisa de análise de ligação serial, porque modela os dispositivos reais e as capacidades de equalização que serão utilizados para o Tx e Rx num link serial. Onde os ICs reais excederem os requisitos da norma, esses comportamentos serão refletidos num aumento da margem operacional para o link. Como os modelos IBIS-AMI refletem as capacidades e configurações reais de equalização dos dispositivos físicos, a simulação pode ser usada para determinar as configurações de equalização que devem ser implementadas ao nível do sistema.

Este aumento de precisão, no entanto, tem um preço - o esforço necessário para obter e validar os modelos IBIS-AMI para utilização, juntamente com o esforço adicional necessário para configurar simulações e interpretar os resultados da simulação. Os modelos IBIS-AMI vêm em 3 variedades principais, muitas vezes designados modelos estatístico (apenas init-), Time-Domain (GetWave apenas) e Dual (ambos Init e Getwave). Isto significa que os fluxos de análise irão variar entre diferentes combinações de modelos, porque os fluxos de análise são conduzidos pelos tipos de modelo que estão a ser utilizados na simulação. A utilização eficaz dos modelos IBIS-AMI requer compreender os diferentes tipos de modelo e a sua aplicação adequada; normalmente uma tarefa para especialistas em simulação dedicados. Por esta razão, recomenda-se adiar a simulação IBIS-AMI intensiva de experiência, usando primeiro a Análise de Compliance para identificar e resolver o maior número de problemas possível. Um benefício adicional é que os modelos de canal construídos para a Análise de Compliance podem ser reutilizados diretamente para a simulação IBIS-AMI, pelo que todo o trabalho detalhado de modelagem de canal já está feito!

Pessoa de camisa preta em pé contra uma parede branca com borda preta segura um objeto escuro.
Visão geral

Equalização de canal SERDES para interfaces seriais

Os mais novos protocolos SERDES padrão da indústria, como PCIe Gen6, USB4 e os padrões 100G por pista Ethernet e OIF/CEI oferecem vários desafios únicos para os designers de PCB. Embora as velocidades estejam aproximadamente a duplicar para cada geração, o material dielétrico utilizado permanece o mesmo ao longo das gerações. Para compensar o aumento da perda a taxas de dados mais elevadas, são empregadas técnicas complexas de equalização.

Documento técnico da SERDES promocional Signal Integrity série

Resources