使必信科技旗艦產品: SPIPro, 的設計理念:

系統完整性的分析流程:

       系統上的信號、電源完整性分析通常包含了幾項工作: 工程師在設計之初常需對所用的PCB疊層做一分析以大致在層數、走線、線路阻抗上有些概念。這一預先分析可節省日後佈線後再回頭做這些基本更動的許多麻煩及時間。尤其是當頭尾端的驅動接收器(常是IBIS模型)、或是連接器(常是sub-circuit或是S-參數模型)係由外部供應商而來時,此一計劃步驟更是重要, 因為走線的阻抗需大致和這些外部元件相匹配以減少反射的干擾。而對於這些系統上的組成元件(IBIS, S-參數或傳輸線等), 我們也便需要有工具及流程以對其做分析及檢測…(以免Garbage in, garbage out: 垃圾進，垃圾出)。甚或有時當這些外部元件還不可得時便需利用規格建模用以分析而不會浪費時間在無謂的等待中。

       當元件都檢測過後,吾人便可將其試組成一渠道(Channel)以試驗不同拓撲佈線或不同元件參數的影響。這個階段的分析可以互動式(即更改一值後分析看其結果後再決定是否試另一值)或批次掃描來一次得到不同響應的點來完成。當渠道中的參數有兩三個或更多時,後者(批次掃描)的分析更顯必需。因為變數組合多, 最佳的元件參數的組成已不能有效地經由線性的trial and error來得到。一個有系統性的分析流程往往更符合時間效益。而構成這系統分析流程的往往也是由較完全組合(Full Factorial)更複雜些的原理來完成, 如design-of-experiment 或 space filling 等等。

       系統分析係以場解器及仿真器來進行,仿真的結果則需一觀圖程式來做視覺上的檢測或其它後置處理來做更近一步的分析。尤其是DDR或是SERDES的渠道分析,其規格已是業界制定的標準如JEDEC Spec.或是 BER..往往已非僅透過視覺上的檢查所能取得結果,而是需要透過複雜的數學計算或統計卷積才行。

       一旦有了渠道參數及其響應的多維點對點關係後,下一步便是針對這結果建立出預測模型。這一模型不僅用以解釋已經產生了的資料點,更重要的是對在何種情況下才能得到渠道最佳效能做預測。常由於模型為非線性的關係,諸如神經網路、高階的response surface model會被應用上。以此計算出的最佳組合便可用來做實際的設計參數以達到最好的設計。

       佈線後, 吾人也常需將實際的走線及疊層再轉回成原理圖做效能上的驗證或調校。即便是由下而上的設計流程(先有佈線再做分析、而非先求最佳設計再行走線),這一步也屬必需。轉出的走線同樣地需經過互動式或批次式掃描才能對設計做有效的調驗。

SPIPro的解決方案:

       由上所述,要進行系統上的SI/PI分析實需要許多不同的工具及流程。SPIPro即以此為目的而設計。為能在同一程式上有效地進行上述分析, SPIPro的設計極其模組化且能跨平台執行。不同模組可在同一程式內直接切換或另外以單獨程式作業。簡單而言, SPIPro平臺包含下列的模組元件:

.CPro: 渠道建製模組,可從頭將不同系統元件組成一渠道線路、抑或是由佈線後的設計來轉出選定的Net. 在渠道上所用的不同元件均可直接透過後述的各個模組做資料模型的檢視或建模。最後也可在CPro內做互動式或批次式分析。

.TPro: PCB疊層分析或設計模組, 也含傳輸線模型的阻抗、延遲等檢測。

.BPro: IBIS 模型的檢測或產生模組, 可分別由原始設計、仿真結果或甚至是規格資料而不用透過仿真來產出IBIS模型。現有的IBIS模型也可透過此模組來算出其效能及參數以利元件之選用。

.SPro: S-參數的檢測或分析模組, 也同時可運用在實驗室或生產環境以便批次地對數個或更多的S-參數產出時域、頻域或如TDR的報告。

.VPro: 功能強大的觀圖模組, 也同時可做頻域、眼圖或是其它進階的資料後置處理。

.NPro: 佈線後設計審視及NET轉出模組, 選定的一個或更多的Net可轉spice netlist或是原理圖以在CPro內做更進一步的分析。所有轉出的走線或穿孔(Via)均以原疊層參數或實際線寬、線長、孔柱(barrel)寬度計算而得。

.MPro: 建模及優化模組, 可用線性或非線性的模型來設計what-if分析並對所得資料點建模及優化以得到最佳的參數組合及渠道效能。

.DPro: DDR 後置計算模組以對仿真結果算出JEDEC規格的渠道參數。

SPIPro的作業流程:

下圖大致表列了SPIPro的作業流程。