SigrityPI分析工具介绍.ppt

Sigrity 电源完整性（PI）解决方案 Sigrity推荐的PI频域分析流程 不考虑直流问题 ?冒烟 or 冒火？ 常见DC问题1：直流压降（IR Drop） IR Drop其含义为直流工作时由直流电阻造成的电压降，而此时的压降可直接由 I * R 的乘积得到因而得名 ASIC芯片的正常工作需要持续稳定的电压源 芯片厂商一般允许电压可以在一定范围内波动； 电源的波动实际是由 DC损耗和 AC噪声这两部分构成的； IR Drop的容限通常为供电电压的 5%（或更低）； 如果总的容限为常数，那么降低了 DC损耗将为 AC噪声留出更大的设计余量 各种设计中的不利因素使DC IR Drop问题加剧 核心供电电压持续减小：1.2V供电变得司空见惯； 器件的工作电流持续增大，使 IR Drop也有不断增大的趋势； 层数变少和高密度布线使电源网络的布线空间受到压缩和限制； 过孔周围的反焊盘使原来完整的电源平面变得支离破碎； 越来越复杂的PCB结构使非常有经验的工程师也难以靠手工完成 IR Drop的计算 IR Drop是一个系统级的问题 分析中有时需要考虑封装以及多个子板的整个系统级的PDN网络； 需要优化系统中每个器件的电压容限，确保他们都能正常工作； 有些高端系统的 VRM还带有电压反馈，反馈线的设计需要科学布局才能发挥最大效果 常见DC问题1：IR Drop分析的重要性 常见DC问题2：电流密度 当电流通过一个狭窄区域的时候，通常会产生较大的电流密度，从而导致PCB板局部温度的升高。 电源平面上最大的电流密度区域通常称之为电流热点（Hot Spot），这些电流热点有可能导致严重的热可靠性问题。 设计人员应尽量使板上的电流密度分布均匀， 并且最大值尽量不要超过常用的经验门限100A/mm2。 PowerDC的算法及理论基础 PowerDC基于电磁场理论求出电源/地平面上的电压分布、电流密度的矢量分布，过孔电流和电阻。 全新的FEM仿真引擎在仿真精度和效率上有了很大的提升。其精细的三角形网格剖分比其他工具采用的矩形网格在计算结果和显示精度上要先进很多，另外特有的快速算法使工具即使在仿真大型PCB时也仅需数分钟的时间。 精度比对1（与理论计算相比） 精度比对2（与Lab实测相比） 应用1：分析封装的电压分布 应用2：分析封装的平面电流密度 应用3：分析PCB的电压分布（Flextronics应用实例） 应用4：分析PCB的电流分布（Flextronics应用实例） 应用5：PCB的IR Drop超标案例 应用6：PCB的过孔电流超标案例 应用7：PCB的电流密度超标案例 PowerDC 总结（主要功能列表） 布局布线前/后PCB或IC封装DC分析； 彩色显示PCB各层的电压分布、平面电流分布和过孔电流分布； 可仿真Lumped to Lumped，Lumped to Multiple，Multiple to Lumped以及Multiple to Multiple等各种形式的pin-to-pin电阻； 还可仿真多端口的阻抗网络，并生成DC情况下相应的S-param模型和SPICE等效模型； 多子板/多封装的IR Drop分析； 流程化仿真，指导用户快速准确的完成整个仿真，而且用户可以定制自己特定的Workflow； 高效的有限元（FEM）算法无需用户设定Mesh即可得到平面上精细而平滑的每一个位置上的电压、电流值； 内置的Constraint management使仿真支持复杂设计的DRC检查； 生成所有的电压、电流结果表格，并与预先设定的Constraints作比较； 将DRC Marker反标回Allegro Layout文件。 观察各个器件处的传输阻抗 PI性能的好坏比较～频域 不好的PI性能将带来以下问题 电源是如何传递的? 电源能量从电源模块（VRM）出发，经过电源分配网络（PDN），到达芯片内的电路 PDN的谐振 PDN的谐振对SI的挑战 PDN的谐振对PI的挑战 PDN的谐振对EMI的挑战 电容特性 一个真实的电容包含一些重要的寄生参数，如串接电感 （ESL）和串接电阻（ESR） ESL可能会引起电容在一定频率上的谐振 Example1：去耦电容效应原始PDN网络的输入阻抗 Example1：去耦电容效应加Bulk低频电容 Example1：去耦电容效应加高频电容 PowerSI典型应用1：电源网络的模型提取 电源/地网络的阻抗提取，研究其谐振频率以及输入阻抗 为电源/地网络的设计性能和去耦电容的放置提供依据 PowerSI典型应用2：信号网络的模型提取 信号网络的S参数提取，研究信号的插入损耗及反射系数 为单端和差分信号对的设计性能及终端匹配提供依据 案例1：PCB局部结