Katalogs
1. Pamata ievads
2. Simulācijas procesu salīdzinājums
2.1. Atšķirības skatījumos
2.2. Simulācijas rezultātu apstrādes atšķirības
2.3. Atšķirības pirmapstrādē
2.4. Atšķirības braukšanas kodu tipos
3. Rezultātu salīdzinājums
3.1. Lasīt darbību
3.2. Rakstīt operācijas
4. Modeļu apstrāde
4.1. IBIS modelis
4.2. S-parametru modelis
5. Pārskatu ģenerēšana
6. Kopsavilkums
Ir daudz{0}}ātrdarbīgu signālu simulācijas rīku, un galvenie ar lielām lietotāju grupām ir Sigrity, Siwave, Hyperlynx, ADS, CST un tā tālāk. Katram rīkam ir sava melnā tehnoloģija, un kopumā tas attīstās, lai sasniegtu lielāku precizitāti, efektivitāti un ērtības.
Šajā rakstā ir salīdzinātas atšķirības starp Siwave un Sigrity SI simulācijā, un iesācējiem lietotājiem vienu no tiem var izvēlēties kā tādu, ar kuru ir viegli sākt. Pats autors ir prasmīgāks ar Siwave, un Sigrity tiek izmantota tikai kā ikdienas salīdzināšanas atsauce.
1. pamata ievads
Šī darba simulācijas objekts ir i.MX8QXP izstrādes plate NXP oficiālajā vietnē. (i.MX 8 procesoru saime ir ļoti integrēta un ir ļoti reprezentatīvs Infineon produkts, ko plaši izmanto rūpnieciskajā kontrolē, viedajā pilsētā, viedajā mājā un automobiļu elektronikā utt. Tā var atbalstīt grafikas, video, attēlu apstrādes, audio un balss funkcijas, kā arī var apmierināt prasības attiecībā uz drošības autentifikāciju un augstu energoefektivitāti.)
PCB izkārtojums kopumā ir parādīts nākamajā attēlā, MCU{0}}DRAM-VRM sistēma, kas apzīmēta ar oranžo lodziņu, ir galvenais simulācijas objekts šajā rakstā, un mērķa signāls ir LPDDR4 signāls.
Att.{0}} Izstrādes plates PCB kopējais skats
Kā redzams no shematiskās diagrammas 2. attēlā (sarkanais lodziņš), mērķa IC dizains satur četras datu signālu grupas, uz četrām datu signālu grupām simulācijai adreses līnijas simulācijas metode ir vienāda, tāpēc šis raksts neatkārtosies. (Saskaņā ar DDR signāla specifikāciju visas DRAM sistēmas datu signāls visātrākajā signāla ātrumā, kam seko adreses signāls, ir simulācijas un pārbaudes fokuss uz tīklu, jo visam simulācijas procesam ir jāatsaucas uz JEDEC standarta specifikācijas prasībām, tāpēc jums ir jābūt zināmai izpratnei par DDR signāla specifikāciju, nezinu, ka lasītājs var meklēt manu iepriekšējo ADRNS4YS ievadu, lai izmantotu attiecīgo DDR4.
2. attēls DDR sadaļa izstrādes plates shematisks
Simulācijas steka iestatījums ir parādīts 3. attēlā, lai nodrošinātu, ka PCB iestatījums ir konsekvents un tiek izmantots viens un tas pats steka iestatījums gan Siwave, gan Sigrity.
3. attēls, PCB sakraušanas iestatīšana
Tā kā simulācijā tiek ņemts vērā signāla SSN efekts, vienlaikus ir jāņem vērā arī PDN efekts, un ierīces parametri ir vienmērīgi iestatīti saskaņā ar šo tabulu, lai nodrošinātu konsekvenci.
| modeļa parametrs | bitu numurs | jaudu |
| GRM152D70E224ME19 | C24,C25,C26,C27,C28C29,C30,C35,C36,C37,C38,C43,C44,C45,C46,C55,C56,C57,C62,C1646,C1647,C1648,C1649,C1651,C1652,C1653, C1654,C1655,C1656,C1657 |
2.2E-7 |
| GRM152R60J105ME15 | C68,C69 | 1E-6 |
| GRM155C71A225ME11 | C47,C48,C49,C50,C51,C52,C63,C64,C65,C66,C67,C70,C71,C72,C1645,C1650 | 2E-6 |
| GRM31CC80J226ME19 | C18,C19,C20,C39,C40,C41,C42,C133,C134 | 2.2E-5 |
1. tabula. Strāvas tīkla kondensatora parametru saraksts
Atkal, salīdzināšanas nolūkos ierīces piedziņas un saņemšanas parametri Siwave un Sigrity ir iestatīti saskaņā ar zemāk esošo tabulu.
| Režīms | Paaunseter | Vērtība |
| Lasīt | DRAM Slew | PD60-ODT40-VOH30 |
| SOC | ODT - 60 omi | |
| Write | SOC maršruts | 80 omi |
| DRAM | ODT - 40 omi |
2. tabula, Ierīces draivera parametru iestatījumu tabula
Visbeidzot, mēs varam īsi iepazīstināt ar divām programmām, lai atvieglotu iesācēju izvēli.
(1) Siwave ir ANSYS izdota programmatūra, kas iekļauta ANSYSElectronics Desktop (parasti pazīstama arī kā "Electronics Desktop"), Electronics Desktop galvenokārt ir paredzēta elektrodinamiskai simulācijai, var apmierināt visu veidu simulācijas vajadzības no līdzstrāvas līdz terahercu joslai. Trīs moduļi Siwave, Circuit un HFSS 3D izkārtojums galvenokārt tiek izmantoti, lai risinātu PCB un atbilstošās shēmas -PCB kop{4}}simulācijas vajadzības. No programmatūras funkcijām signāla integritātes simulācija ir tikai viena no daudzajām ANSYS elektroniskās darbvirsmas iespējām, papildus jaudas elektronikas simulācijai, RF un antenas simulācijai, magnētisko komponentu simulācijai un vairāku{6}}fiziskā lauka savienojuma simulācijai. ANSYS ir laba izvēle, ja lietotājiem ir sarežģītākas un mainīgākas simulācijas vajadzības. Diemžēl ANSYS nav izkārtojuma rīka, kā rezultātā tā PCB simulācijai ir nepieciešams izmantot Cadence un citus EDA uzņēmumus, lai veiktu dažus programmatūras PCB priekšapstrādes darbus, kas ir PCB optimizācija ir daudz mazāk ērta nekā simulācijas programmatūra, kas tiek piegādāta ar Layout rīku.
(2) Sigrity ir Cadence produkts. Papildus augstajiem mikroshēmu projektēšanas rīkiem mēs parasti izmantojam Cadence programmatūras pakotnes, galvenokārt Orcad un Allegro, kā arī Pspice un Sigrity. Orcad un Allegro funkcijas, kuras mēs visi zinām, galvenokārt shēmas un izkārtojums, Pspice shēmas simulācijas rīki, Sigrity PCB simulācijas rīkiem. Sigrity ir PCB simulācijas rīks, kas satur System SI, Power SI, Power DC un citus moduļus, lai apmierinātu signālu un jaudas analīzes PCB simulācijas un projektēšanas un simulācijas vajadzības. SIgrity un SIwave ir ļoti līdzīgi algoritmos, abi izmanto hibrīda algoritmu, kas ietver FEM, momentu metodi un pārvades līnijas metodi. Kā redzat šeit, Cadence, uzņēmums, kas ir aiz Sigrity, nevar tikt galā ar sarežģītām EML simulācijas vajadzībām, taču tā ir autoritāte izkārtojumā un CAD. Un, ņemot vērā mācību izmaksas, Sigrity ir vieglāk sākt ar relatīvāku informāciju.
2. Simulācijas plūsmas salīdzinājums
DDR simulācijā Siwave un Sigrity ir līdzīgs kopējais process: Siwave pati izņem PCB S-parametrus un pēc tam modelēšanai izveido sistēmas shēmas shēmā Circuit; Sigrity izvelk PCB S-parametrus, izmantojot Power SI, un pēc tam izveido sistēmas shēmas sistēmā SI simulācijai; Sigrity izvelk PCB S-parametrus, izmantojot Power SI, un pēc tam izveido sistēmas shēmas sistēmā SI simulācijai; un Sigrity veido sistēmas shēmas SI. No otras puses, SIgrity izņem S-parametrus no PCB, izmantojot Power SI, un pēc tam modelēšanai izveido sistēmas shēmas sistēmā SI.
2.1. Skatīšanās atšķirības
Pēc tam, kad Siwave ir integrēts shēmā, vispārējā ķēdes topoloģija ir skaidri noteikta, un galvenā informācija gandrīz pilnībā tiek atspoguļota galvenajā skata logā.
. 4. att., shēmā iebūvēta DDR simulācijas topoloģija
Sigrity sistēmas saskarnes galvenais logs ir kodolīgāks, salīdzinot ar lietotāja nepieciešamību rediģēt shēmas, kas jāveic, veicot dubultklikšķi uz atbilstošās ikonas, vairāk informācijas paslēpjot sekundārajā saskarnē.
5. attēls: Sigrity iebūvētā DDR simulācijas topoloģija
2.2. Simulācijas rezultātu apstrādes atšķirības
Lietojot Siwave, lietotājam ir jāizsauc simulācijas rezultāti, un, eksportējot acs diagrammu, manuāli jāiestata lietotāja interfeisa laiks, kā arī piedziņas parametru, signāla ātruma utt. rediģēšanā sākotnējie rezultāti tiks notīrīti, ja vēlaties tos paturēt, tie ir manuāli jākopē, īsi sakot, manuālās daļas darbības kopējais process nedaudz vairāk.
. 6. att., ķēdes simulācijas rezultātu saskarne
Gluži pretēji, izmantojot Sigrity, simulācijas rezultāti tiek ģenerēti automātiski, arī kopējo rezultātu, piemēram, acu diagrammu, prezentācija ir automatizētāka, un programmatūra var arī automātiski saglabāt katras simulācijas rezultātus, kad lietotājs veic atkārtotas piedziņas parametru, signāla ātruma un tā tālāk labojumus. Tas ir, viss process ir vairāk automātisks.
7. attēls: Sistēmas SI simulācijas rezultātu saskarne
2.3. Pirmapstrādē{1}}atšķirības
Siwave modeļu pirmapstrāde ir visaptverošāka, jo tā ir augstāka integrācijas pakāpe, kas pilnībā izmanto ANSYS eDesktop iespējas, tostarp S-parametru atbilstības pārbaudi, IBIS modeļa pārbaudi, labošanu, atkārtotu{1}rediģēšanu utt. Personīgi es uzskatu, ka tas ir profesionālāk. Tāpēc es personīgi domāju, ka tas ir profesionālāk.
Att.. 8. S-parametru modeļu Siwave apstrāde
9. attēls, Siwave IBIS modeļa apstrāde
10. attēls, Cadence paša IBIS modelēšanas rīks
2.4. Vadītāja kodu veidu atšķirības
Starp Siwave un Sigrity ir dažas atšķirības draivera koda veidu ziņā. Tostarp Siwave noklusējuma iestatījums ir PRBS koda tips, un katru tīkla koda veidu var iestatīt, lai sistēma tiktu nejauši ģenerēta.
11. attēls. Koda tipa iestatīšanas interfeiss programmā Siwave
Sigrity ir līdzīga draivera modeļa iestatījumos, bet ar papildu kanālu noteikšanas funkciju, kas var radīt "sliktākā gadījuma" draivera modeli, pamatojoties uz kanāla reakcijas raksturlielumiem. Šajā punktā galvenokārt tiek ņemts vērā PDN SSN efekts, saskaņā ar Lerija Smita (Qualcomm PI galvenais eksperts) rakstu, sistēma konkrēta koda tipa diskdzinī var tikt iedarbināta, lai izraisītu sistēmas pārspriegumu, un šī parādība tiek definēta kā negodīgs vilnis. no šī viedokļa WORST CASE ir ērtāks veids, kā pārbaudīt DDR sistēmas robustumu.
12. attēls, Sigrity koda ģenerēšanas rīks
3. Rezultātu salīdzinājums
Signāla ātrums ir iestatīts uz 4,266 Gbps, un rezultāti tiek iegūti attiecīgi ar simulāciju.
3.1 Lasīšanas darbība
Var redzēt, ka abu rīku rezultāti nolasīšanas operācijā būtībā ir vienādi, ir dažas atšķirības viļņu formas detaļās, piemēram, Sigrity viļņu formas acu augstums ir nedaudz mazāks par Siwave rezultātiem. Personīgi es domāju, ka galvenais iemesls ir tas, ka starp abiem rīkiem ir dažas atšķirības IBIS modeļa datu apstrādē. (Kāpēc ne S-parametru rezultātos atšķirības? Iemesls ir norādīts tālāk.)
13. attēls, Byte0 rezultātu salīdzinājums
14. attēls, Byte1 rezultātu salīdzinājums
15. attēls, Byte2 rezultātu salīdzinājums
16. attēls, Byte3 rezultātu salīdzinājums
3.2. Rakstīšanas darbība
Rakstīšanas operāciju rezultātos ir milzīga atšķirība starp abiem, jo Siwave sasniedz ievērojami labākus rezultātus nekā Sigrity, kam ir ļoti slikta augsta līmeņa amplitūdas konsistence, kā rezultātā ir ievērojami biezāks "plakstiņš" nekā Siwave rezultāti.
17. attēls, Byte0 rezultātu salīdzinājums
18. attēls, Byte1 rezultātu salīdzinājums
19. attēls, Byte2 rezultātu salīdzinājums
20. attēls, Byte3 rezultātu salīdzinājums
4. Modeļa apstrāde
4.1 IBIS modelis
Saskaņā ar Wei{0}}hsing Huang (ASV SPISim galvenais konsultants, kuru vēlāk iegādājās ANSYS) emuāra ziņu, IBIS modeļa izmantošanai ir noteikts augšējais frekvences ierobežojums, kuru pārsniedzot buferim nebūs pietiekami daudz laika, lai pabeigtu pārejas starp pieaugumu, kritumu vai abām. Šāda situācija var izraisīt pārtraukumus, kļūmes vai pat ne-konverģenci simulācijas procesā. Mēs definējam šo fenomenu kā Overclocking.
Virstaktēšana pastāv MCU modelī, ko nodrošina NXP vietne. Atverot tā DDR draivera viļņu formu, mēs redzam, ka tā augošās malas garums ir sasniedzis 10ns, kas ir nopietni pārsniedzis minimālo koda platumu 4,266 Gbps.
Siwave iekšpusē ir integrēta IBIS modeļa priekšapstrādes funkcija, lai maksimāli palielinātu viļņu formas platuma daļas apgriešanu, lai izpildītu augstākas frekvences prasības. Kā redzams zemāk esošajā attēlā, optimizētās viļņu formas pieaugošās malas platums ir samazināts līdz mazāk nekā 800ps.
IBIS modeļa pārbaudes funkcionalitāte ir iekļauta arī Sigrity un pārbaudīs atbilstību. Tomēr tas aprobežojas tikai ar pārbaudi un neatrod daļas, kas ir tālāk optimizētas apstrādei. Šī iemesla dēļ rakstīšanas režīmā starp abiem rezultātiem ir liela atšķirība.
23. attēls, IBIS modeļa pārbaudes funkcija programmā Sigrity
4.2 S-parametru modelis
Izmantojot Sigrity, tika konstatēts, ka tā Power Si ģenerējot S-parametru modeli, ir situācijas ne-konverģence, abu simulāciju rezultātus salīdzināšanai var redzēt, ka vienā no reizēm ir acīmredzama Ne-pasivitātes situācija. Autors nav pārliecināts, kāpēc šī situācija rodas, un es ceru, ka skolotāji, kas par to zina, varēs atbildēt uz šo jautājumu.
att.. 24. S-parametru salīdzinājums, kas iegūts no divām PowerSI simulācijām
5. Pārskatu ģenerēšana
Sarežģītu DDR simulācijas rezultātu iegūšanai ir nogurdinošs uzdevums pa vienam pārbaudīt JEDEC standarta dokumentu atbilstību. Siwave un Sigrity kā nobriedušai komerciālai programmatūrai ir pilnīgas ziņojumu ģenerēšanas funkcijas. Iebūvētā-atskaišu ģenerēšanas funkcija ievērojami vienkāršo šo darba daļu, automātiski pārbaudot simulācijas rezultātus un izvadot atbilstības atskaiti.
Turpretim Siwave atskaišu ģenerēšanas funkcija ir apgrūtinošāka, lietotājiem ir jāpāriet uz rezultāta signāla atkārtotu definēšanu, lai iegūtu atbilstošo simulācijas pārskatu, tajā pašā laikā Siwave simulācijas pārskatā trūkst galvenās informācijas, piemēram, informācijas par sakrāšanu, kondensatora atsaistīšanas informāciju, modeļa draivera iestatījumiem un rezultāta dokumenta tīmekļa lapas formātu nevar atvērt, lai skatītu{0}}.
25. attēls, Siwave atbilstības ziņojums (daļējs ekrānuzņēmums)
26. attēls, Siwave atbilstības ziņojums (daļējs ekrānuzņēmums)
Sigrity pārskatu ģenerēšana ir salīdzinoši vienkārša un ērta. Lietotājiem nav atkārtoti jādefinē attiecības starp signāliem, bet ir jāveic tikai dažas vienkāršas darbības, lai iegūtu pilnīgu rezultātu failu ar signāla viļņu formām. Tas ir ļoti lietotājam-draudzīgs salīdzinājumā ar Siwave.
27. attēls, Sigrity atbilstības ziņojums (daļējs ekrānuzņēmums)
28. attēls, Sigrity atbilstības ziņojums (daļējs ekrānuzņēmums)
6. Kopsavilkums
Vienkāršā -blakus-salīdzinājumā redzams, ka plaši izplatītie komerciālie SI simulācijas rīki var apmierināt lielāko daļu simulācijas vajadzību. Tomēr šajā posmā neviens nevar būt ideāls. Lai produktu izstrādes procesā pilnībā izmantotu SI vērtību, lietotājiem ir jāpārvar programmatūras nepilnības.