高速信号完整性仿真“兵器”对决！

2016-12-10 by:CAE仿真在线来源:互联网

有人的地方就有江湖,有江湖的地方就有帮派,有帮派就会有纷争,有纷争才会有进步……正是因为这种良性循环才促使社会不断进步,SI仿真的江湖里,也有如此……

Ansys, Keysight,Cadence, Mentor, Synopsys,Xpeedic等等各个江湖门派(EDA厂商)群雄纷争,各位江湖豪杰(SI攻城狮)引锥刺股,勤学苦练,渴望终有一天习得天下武功,所向披靡……

1Ansys

1.HFSS

江湖人称“海飞丝”,以其3D电磁场仿真闻名业界多年,一直都是电磁场仿真领域的标杆,小到电容,过孔,大到飞机,轮船,它都无所不能。可以用来做频域计算,提取S参数,广泛用来做电线设计,连接器设计,封装设计,PCB设计……等模拟仿真。

2. Siwave:

专注于PCB分析,做为2.5D仿真器,Siwave以其简单易用,仿真速度快,在江湖中也有一定地位。可以用来做平面谐振分析,S参数提取,PDN分析,EMI分析等等,可搭配Apache做PCB+BGA co-simulation。

3. Designer:

功能强大的系统模拟平台,分为DesignerRF和DesignerSI, 可以做EM Deisgn, 系统频域和时域Channel仿真,频域和时域电路仿真,可以直接导入Spice语法的电路,进行仿真。

4. Q3D:

提取RLC参数,适合electrical length ≦ l/10的应用,如封装设计,触控电容设计。

2Keysight ADS

Keysight (原Agilent) 只凭一个武器ADS (Advanced Design System), 便已凭借其强大的功能在仿真的江湖中打下一片天地。

ADS本来RF领域里面的一把利剑,而今年来,在高速设计领域里面可以用突飞猛进来形容,个人觉得,ADS是近几年在SI仿真领域进步最大的仿真软件,尤其是在Channel Simulation方面,ADS几乎是无人能敌。

ADS2016中,更是加入了SI+PI Co-simulation方案。

3Cadence

Cadence自从收购了Sigrity以后,终于可以在仿真领域有了一席之地,而Cadence的产品也涵盖了从Layout到SI,PI仿真的各个方面, Sigrity的工具以其流程化的操作按钮,较快的仿真速度,给初学者带来了很多方便,降低了入门门槛,受到很多英雄豪杰的欢迎,常用的软件如下:

1. PowerSI: 在功能方面对应Ansys Siwave, 可以方便的提取封装和PCB的各种网络参数(S/Y/Z),并对复杂的空间电磁谐振问题产生可视化的输出,能与当前主流的物理设计数据库如PCB, IC封装和系统级封装(SiP)进行无缝连接。对于仿真精度,Siwave和PowerSI都是已经经过市场考验的工具,个人认为在5GHz以内,完全可以胜任,至于选择Siwave还是PowerSI, 完全由个人实际情况和个人喜好决定。

2. PowerDC: 针对于当前低压大电流的PCB和封装产品提供了全面的直流分析,并且集成了热分析功能,实现电热的混合仿真。通过PowerDC可以确保各器件端到端的电压降裕量,进而确保电源网络的稳定供应。PowerDC可以快速检测定位电流密度超标、温度超标的区域进而降低产品的风险。

3. OptimizePI: 针对PCB和封装的频域仿真工具,通过前仿真和后仿真实现电容方案的选型和优化,进而提高系统或器件的性能,能够帮助设计者综合考虑PCB或封装的电源分配网络(PDS)去耦电容的性能和成本。

从功能上讲: SIwave=PowerSI + PowerDC + OptimizePI

4. Speed2000: 时域分析工具,内核集成了电路仿真器,传输线仿真器以及一个快速、专用的仿真复杂对象如多层芯片封装、多芯片模块,以及多层印制电路板中的电磁场的电磁场仿真器。功能方面集成了DDR Simulation, Power Ground Noise Simulation, EMI simulation, SI Metrics Check, Trace Impedance/Coupling Check, TDR/TDT simulation等等。

5. SystemSI: 时域仿真工具,分为并行仿真器和高速串行仿真器,类似于Ansys Designer和ADS Channel simulation, 个人觉得,在高速串行仿真方面,SystemSI还需要继续改进,最起码,对高速总线的无源通道的Mask还不能用户编辑,用户也不能自主更新Mask

4Synopsys

Synopsys公司的Hspice工具是PCB,IC等电子设计中最常用的仿真工具,也是目前使用最为广泛的仿真工具,Hspice功能强大,可以搞定大部分电子方面的仿真设计,实在是SI工程师行走江湖必备的技能之一,但是由于Hspice需要网表进行仿真,使得很多入门者感到头痛,然而想要修的上乘武功,必须从写网表开始。

Hspice在高速串行仿真方面,也有其独到之处,尤其对于类似Intel等不提供IBIS_AMI模型的芯片厂商,Hspice更是不可或缺。

5Mentor

Mentor公司的HyperLynx对应早期Cadence公司的Sigxplorer, 但无疑HyperLynx更受市场欢迎,HyperLynx以工程化的SI/PI/EMC的分析环境为主要特色,操作简便,易于掌握,尤其对于低速信号的what-if仿真,非常方便快捷,对于DDR仿真,也非常方便。

6Xpeedic

Xpeedic是国内为数不多的优秀EDA厂商之一,近两年在High Speed Solutions 仿真方面,推出了SnpExpert, ViaExpert, ChannelExpert分别针对S参数处理,三维过孔模型提取,高速链路设计,其准确度和仿真速度也是可圈可点。面对高手如云的SI EDA市场,Xpeedic以点带面,从点出发,寻找市场的痛点和机会,其思路还是值得称赞的。当然,也希望国产仿真软件越来越好。