Skip to main content
Táto stránka sa zobrazuje použitím automatického prekladu. Zobraziť namiesto toho v Angličtine?

DDR s využitím napájania a odpojenie striedavého prúdu

HyperLynx Hybrid Solver

HyperLynx Hybrid Solver je rozkladací riešiteľ určený na vytváranie elektromagnetických modelov pre vrstvené elektronické štruktúry, ako sú PCB a flexibilné káble. Je tesne integrovaný s HyperLynx Signal a Power Integrity, aby poskytoval presné a automatizované pracovné postupy analýzy systému.

Propagačný obrázok softvéru Hyperlynx Hybrid Solver s obrazovkou počítača zobrazujúcou schému zapojenia.

Aplikácie hybridného riešenia

HyperLynx Hybrid riešiteľ rozkladá dizajn na stopy, roviny a priechody vytvorením modelu pre každú časť a následným riešením celkového správania pomocou rôznych metód riešenia. Predpokladá sa, že štruktúra je rovinná (alebo v prípade káblov prierez), takže tieto analytické techniky sú platné. Hybridné riešenia sú menej výpočtové a náročné na pamäť ako celovlnové riešenie a v dôsledku toho môžu modelovať väčšie štruktúry. Tam, kde sa metóda „rez a steh“ používa na modelovanie ciest signálu pomocou riešiteľa plnej vlny, hybridný riešiteľ modeluje celú dráhu signálu a vykonáva rozklad v riešiteľovi.

HyperLynx Hybrid riešiteľ je ideálny na vykonávanie energetickej analýzy celých rozhraní DDR, kde sú dôležité zachytenie účinkov zdieľania prúdu spätnej cesty a simultánneho prepínacieho šumu (SSN). Je tiež ideálny pre celostnú integritu striedavého prúdu, modelovanie oddeľovacích kondenzátorov a dodávku napájania do kolíkov IC. Hybridný riešiteľ je obzvlášť vhodný pre integritu energie, pretože modeluje čiastočné výkonové roviny a súvisiace efekty lemovania.

Analýza spätnej cesty

Integrita signálu s rozlíšením napájania

Tradičná integrita signálu predpokladá, že signály majú ideálne spätné cesty; vždy existujú nad referenčnou rovinou, bez referenčnej diskontinuity pri prepínaní vrstiev signálnej roviny. Tradične sa predpokladá, že ideálny výkon sa dodáva do výstupných nárazníkov zariadenia.

V reálnom svete musia spätné prúdy prúdiace v jednej referenčnej rovine nájsť súvislú elektrickú cestu do druhej, ktorá zvyčajne zahŕňa blízke šitie priechodov. Akékoľvek odklonenie spätného prúdu vytvára ďalšiu indukčnosť, ktorá ovplyvňuje správanie signálu a môže mať za následok spojenie medzi signálmi prostredníctvom javu známeho ako zdieľanie spätného prúdu. Podobne napájacia koľajnica na výstupnej vyrovnávacej pamäti nie je ideálna a napätie vodiča môže klesnúť, ak sa veľa výstupov prepne súčasne v rovnakom smere. Množstvo poklesu napätia je určené rýchlosťou výstupnej hrany, silou vodiča, spínacím efektom známym ako páčikový prúd a množstvom vysokofrekvenčného kapacitného oddelenia, ktoré obsluhuje túto oblasť matrice. Opadnutie výstupnej výkonovej koľajnice znižuje výkon dostupný pre výstupný vodič, čím zmäkčuje a spomaľuje rýchlosť výstupných okrajov. Tento jav je známy ako simultánny spínací šum alebo SSN. SSN znižuje prevádzkové okraje signálu a v závažných prípadoch môže zatvoriť dostupné oko na vstupe prijímača.

Použitie ideálnej spätnej cesty signálu umožňuje rýchle modelovanie, ale zanedbáva účinky stopu nad rozdelením, zdieľania spätnej cesty v dôsledku nedostatočných prešívacích priechodov, spojenia medzi signálnymi priechodkami a signálom prostredníctvom krížovej dutiny cez výkonovú dutinu. Zahrnutie týchto efektov poskytuje realistickejší odhad prevádzkovej marže za cenu väčšieho času modelovania a simulácie výpočtu. Zahrnutie týchto účinkov len zníži návrhovú maržu, nie ju zvýši. Má zmysel najskôr spustiť analýzu s idealizovanými spätnými cestami - pretože ak dizajn neprejde v ideálnom prípade, neprejde realistickejším.

HLAS Hybrid Power-aware 1280x720

Použitie ideálneho výkonu IC zanedbáva účinky SSN, zatiaľ čo zahrnutie presného modelu charakteristík dodávky napájania dosky do kolíkov IC umožňuje kvantifikovať tieto efekty. Táto analýza vyžaduje výkonový model IBIS pre IC a spomaľuje proces simulácie. Z rovnakých dôvodov ako predtým by sa tieto účinky mali brať do úvahy iba vtedy, keď dizajn prejde analýzou s ideálnym výkonom.

Správne modelovanie a simulácia účinkov neideálnych spätných ciest a SSN vyžaduje presný model prepojenia, ktorý zahŕňa kombinované správanie signálových stôp a siete Power-Delivery (PDN) dosky. HyperLynx Hybrid riešiteľ dokáže vytvárať tieto kombinované prepojené modely priamo z BoardSIM - používateľ určí signály a frekvencie, ktoré vás zaujímajú, a hybridný riešiteľ vytvorí model s parametrom S pripravený na priame začlenenie do simulácií BoardSIM.

Integrita napájania na úrovni PCB

Moderné dosky plošných spojov majú viacero napájacích zdrojov, z ktorých niektoré sú len čiastočnými rovinami na určitých vrstvách dosky. Presné modelovanie dodávky energie vyžaduje správne modelovanie týchto čiastkových rovín spolu s oddeľovacími kondenzátormi a súvisiacimi komponentnými parazitmi a indukčnými indukčnosťami ventilátorovej štruktúry každého kondenzátora. Umiestnenie výkonových a uzemnených rovín v rámci skladovania, ako aj umiestnenie kondenzátora a ventilátor majú veľký vplyv na impedančnú charakteristiku siete na dodávku energie (PDN), ako to vidia rôzne integrované obvody.

Komponenty spotrebúvajú energiu v širokom rozsahu frekvencií, od jednosmerného prúdu až po ich vnútorné rýchlosti spínania (zvyčajne v GHz). Jednoduché poskytnutie veľkého množstva energie pri jednosmernom prúde nestačí, pretože keď sa prepne vysokorýchlostný obvod, vytvára okamžitý dopyt po napájaní na podporu spínacej udalosti. Pretože EM vlny cestujú konečnou rýchlosťou, nie je čas, aby dopyt po dodatočnom napájaní prúdil do VRM a späť - musí existovať miestny zásobník náboja (kondenzátor), na ktorý je možné využiť. To je úloha, ktorú oddeľujúce kondenzátory zohrávajú v sieťach dodávky energie.

V praxi je PDN distribuovaná hierarchia kondenzátorov, ktorá začína regulátorom napätia (VRM) a končí kondenzátormi na samotnej IC matrici. Medzi tým sú na doske rôzne kondenzátory, ktoré siahajú od hromadných až po malé zariadenia, ako sú 0204, voliteľné kondenzátory na balení IC a kapacitné štruktúry, ktoré sú súčasťou rozloženia IC. Každá skupina kondenzátorov obsluhuje požiadavky na výkon pri postupne vyšších frekvenciách, pričom najvyššia frekvencia kondenzátorov je na samotnej matrice.

Indukčnosť je primárnym limitným faktorom pre oddeľovanie kondenzátorov, pretože obmedzuje frekvencie, ktoré môže daný kondenzátor obsluhovať. Hodnota kondenzátora, umiestnenie a ventilátor sú teda kritickými vlastnosťami pre vysokofrekvenčné PCB a balíkové kondenzátory. Indukčnosť spojená s napájacími a uzemňovacími kolíkmi balíka IC efektívne filtruje energiu dodávanú do IC; za určitým bodom nezáleží na tom, či PCB môže dodávať vysokofrekvenčný výkon alebo nie, pretože by sa nedostala cez PC balík až k matrice. Balík a balík IC musia prenášať zaťaženie dopredu z tohto bodu.

HLAS Hybrid Decoupling 1280x720

Výsledkom je, že integrita striedavého prúdu na úrovni dosky sa zvyčajne týka frekvencií, ktoré začínajú na hornej hranici VRM (zvyčajne 5-25 kHz) a končia na medznej frekvencii výkonu pre balík IC (zvyčajne 25-100 MHz). Medzná frekvencia pre balík IC zvyčajne klesá, keď sa balíky zväčšujú, pretože indukčnosť balíka sa zvyšuje a balenie preto musí niesť viac vysokofrekvenčného zaťaženia.

Pri analýze PDN PCB je kriticky dôležité modelovať oddeľovacie kondenzátory a ich inherentné parazitické indukcie a odpory, podrobnosti o ventilátoroch kondenzátora a umiestnenia a hodnoty kondenzátora. Impedancia PDN sa sonduje na rôznych pinoch IC, aby sa určil profil PDN viditeľný na každom IC.

Ak má PCB jednoduché vrstvy výkonovej roviny, kde je uzemnená celá rovina alebo jeden zdroj napájania, je možné použiť rýchle metódy analýzy striedavého prúdu - ale málo moderných PCB je vyrobených týmto spôsobom. Keď sa silové a pozemné roviny stanú nepravidelnými, na zachytenie ich správania je potrebné podrobnejšie modelovanie. HyperLynx Hybrid riešiteľ dokáže presne zachytiť správanie ľubovoľne tvarovaných silových a zemných rovín vrátane použitia dlhých, širokých stôp na dodanie energie jednotlivým komponentom. Hybridný riešiteľ je bezproblémovo integrovaný do pracovného postupu Advanced Decoupling, takže akonáhle používateľ identifikuje napájanie, ktoré sa má analyzovať, a nastaví ho, hybridný riešiteľ urobí zvyšok.

Integrácia HyperLynx a jednoduché použitie

HyperLynx hybridný riešiteľ slúži ako tesne integrovaná súčasť pracovných postupov integrity signálu a napájania. V rámci týchto pracovných postupov sprievodcovia automatizovanou analýzou vedú používateľov postupnými postupmi nastavenia a analýzy. Používatelia prechádzajú sprievodcami, ktorí odpovedajú na otázky na každej stránke a HyperLynx urobí zvyšok!

V rámci pracovného postupu s osvetlením napájania HL-SI DDR SI sa hybridný riešiteľ používa na vytvorenie systémového modelu, ktorý obsahuje vysokorýchlostné signály DDR spolu s PDN a ich interakciami. Tento model sa používa na skúmanie účinkov neideálnych spätných ciest a simultánneho spínania hluku.

V rámci pokročilého postupu oddelenia HL-PI sa hybridný riešiteľ používa na vytvorenie modelu PCB, ktorý obsahuje VRM, PDN na úrovni dosky, oddeľovacie kondenzátory a kolíky IC, kde sa má analyzovať impedancia PDN.

V každom prípade sa charakteristiky úrovne dosky automaticky extrahujú a používajú sa na vytvorenie projektov pripravených na spustenie pre riešiteľ, ktoré sú riešené a následne spracované, aby sa vytvorili efektívne, presné, pasívne, kauzálne modely parametrov S, ktoré sú potom začlenené do simulácií na úrovni systému. Modely parametrov S vychádzajúce hybridným riešiteľom dokumentujú analýzu a podrobnosti pripojenia pre každý port, aby sa zabezpečilo správne pripojenie pri zostavovaní úplného zoznamu sietí systému.

Skriptovanie a automatizácia

Analýza integrity signálu a výkonu sú zložité viacstupňové procesy, pri ktorých zmena jednej možnosti môže významne ovplyvniť konečný výsledok. Pretože tieto simulácie sú často zdĺhavé, výpočtové a náročné na pamäť, je rozhodujúce zabezpečiť správne nastavenie a dôsledné vykonávanie simulácií. Bez schopnosti zabezpečiť, aby sa simulácie vykonávali dôsledne a presne, stráca sa veľa času na úpravu a opätovnú simuláciu.

HyperLynx Advanced Solvers je možné spustiť interaktívne aj prostredníctvom automatizácie založenej na Pythone. To umožňuje pôvodné nastavenie, analýzu a ladenie návrhov pomocou interaktívnej analýzy na určenie optimálnych nastavení simulácie. Potom, keď sa dizajn iteruje, je možné tieto nastavenia znovu použiť prostredníctvom automatizácie, aby sa zabezpečilo, že analýza bude vždy spustená rovnakým spôsobom, vykazuje o rovnakých metrikách a vytvára rovnaké výstupné modely. Interaktívne skriptové prostredie príkazového riadka je k dispozícii priamo s riešiteľmi, aby používatelia mohli vyvíjať a testovať svoje automatizačné skripty.

HyperLynx Advanced Solver Automatizácia je súčasťou širšieho skriptového rámca pre celú rodinu HyperLynx, ktorý umožňuje vytváranie automatizovaných tokov analýzy viacerých nástrojov. Tento objektovo orientovaný skriptovací rámec obsahuje vopred definované toky pre integritu napájania, integritu signálu a analýzu súladu so sériovým prepojením, ktoré umožňujú používateľom vykonávať komplexné analýzy len s niekoľkými riadkami vlastného kódu.

HyperLynx Scripting and Automation