Katalog
1. Osnovni uvod
2. Poređenje simulacijskih procesa
2.1. Razlike u pogledima
2.2. Razlike u obradi rezultata simulacije
2.3. Razlike u prethodnoj{1}}obradi
2.4. Razlike u tipovima kodova za vožnju
3. Poređenje rezultata
3.1. Operacija čitanja
3.2. Operacije pisanja
4. Obrada modela
4.1. IBIS model
4.2. S-model parametara
5. Generisanje izvještaja
6. Sažetak
Postoji mnogo-alata za simulaciju signala velike brzine, a glavni sa velikim grupama korisnika su Sigrity, Siwave, Hyperlynx, ADS, CST i tako dalje. Svaki alat ima svoju crnu tehnologiju iza sebe, a sveukupno se razvija prema cilju veće preciznosti, efikasnosti i praktičnosti.
Ovaj članak uspoređuje razlike između Siwave-a i Sigrityja na SI simulaciji, a za korisnike početnike može se odabrati jedan od njih kao onaj koji je jednostavan za početak. Sam autor je vještiji sa Siwaveom, a Sigrity se koristi samo kao dnevna referenca za poređenje.
1. osnovni uvod
Predmet simulacije ovog rada je razvojna ploča i.MX8QXP na službenoj web stranici NXP-a. (Porodica i.MX 8 procesora je visoko integrisana i veoma je reprezentativan proizvod Infineon-a, koji se široko koristi u industrijskoj kontroli, pametnom gradu, pametnom domu i automobilskoj elektronici, itd. Može podržati grafiku, video, obradu slike, audio i glasovne funkcije, a može zadovoljiti potrebe u pogledu sigurnosne autentifikacije i visoke energetske efikasnosti.)
Izgled PCB-a u cjelini je prikazan na sljedećoj slici, MCU-DRAM-VRM sistem označen narandžastom kutijom je glavni objekt simulacije u ovom radu, a ciljni signal je LPDDR4 signal.
Fig. 1 Ukupni pogled na PCB razvojne ploče
Kao što se može vidjeti iz šematskog dijagrama na slici 2 (crveni okvir), ciljni IC dizajn sadrži četiri grupe signala podataka, na četiri grupe signala podataka za simulaciju, metoda simulacije adresne linije je ista, tako da se ovaj rad neće ponavljati. (Prema specifikaciji DDR signala, signal podataka za cijeli DRAM sistem u najbržoj brzini signala, praćen adresnim signalom, je fokus simulacije i testiranja na mreži, jer cijeli proces simulacije treba da se odnosi na zahtjeve standardne specifikacije JEDEC-a, tako da morate imati određeno razumijevanje specifikacije DDR signala, ne znate da čitač može potražiti relevantni čitač u mom prethodnom čitaču za DDR4S. DDR4 simulacija.)
Slika 2 DDR dio šeme razvojne ploče
Podešavanje simulacionog steka prikazano je na slici 3 kako bi se osiguralo da je PCB podešavanje konzistentno i da se isto podešavanje steka koristi i za Siwave i za Sigrity.
Slika 3, postavljanje PCB slaganja
Budući da se u simulaciji uzima u obzir efekat signalnog SSN-a, istovremeno se mora uzeti u obzir i učinak PDN-a, a parametri uređaja su jednoobrazno postavljeni prema sljedećoj tabeli radi konzistentnosti.
| parametar modela | bitni broj | kapacitet |
| 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 |
Tabela 1, lista parametara kondenzatora električne mreže
Opet, radi poređenja, parametri pogona i prijema uređaja unutar Siwave-a i Sigrity-a su postavljeni prema tabeli ispod.
| Mode | Parameter | Vrijednost |
| Čitaj | DRAM Slew | PD60-ODT40-VOH30 |
| SOC | ODT-60Ohm | |
| Write | SOC Rout | 80 Ohm |
| DRAM | ODT-40Ohm |
Tabela 2, Tabela podešavanja parametara upravljačkog programa uređaja
Konačno, možemo ukratko predstaviti dva softvera kako bismo olakšali početnicima da naprave vlastiti izbor.
(1) Siwave je softver koji je objavio ANSYS, uključen u ANSYSElectronics Desktop (obično poznat i kao "Electronics Desktop"), Electronics Desktop je uglavnom za elektrodinamičku simulaciju, može zadovoljiti potrebe svih vrsta simulacija od DC do teraherc opsega. Tri modula Siwave, Circuit i HFSS 3D raspored se uglavnom koriste za rješavanje PCB-a i odgovarajućih -PCB ko-potreba za simulaciju kola. Od softverskih karakteristika, simulacija integriteta signala je samo jedna od mnogih mogućnosti ANSYS elektronske radne površine, pored simulacije energetske elektronike, RF i antenske simulacije, simulacije magnetne komponente i simulacije više-zajedničkih fizičkih polja. ANSYS je dobar izbor ako korisnici imaju složenije i varijabilnije potrebe za simulacijom. Nažalost, ANSYS nema Layout alat, što dovodi do toga da se njegova simulacija PCB-a mora nositi s potrebom da koristi Cadence i druge EDA kompanije za obavljanje nekih od softverskih radova na preradi PCB-a, što je u optimizaciji PCB-a daleko manje zgodno od softvera za simulaciju koji dolazi s Layout alatom.
(2) Sigrity je proizvod kadence. Pored alata za dizajn sa visokim čipom, obično koristimo softverske pakete Cadence, uglavnom Orcad i Allegro, kao i Pspice i Sigrity. Orcad i Allegro funkcije koje svi znamo, uglavnom shematski i Layout, Pspice alati za simulaciju kola, Sigrity za PCB alate za simulaciju. Sigrity je PCB alat za simulaciju koji sadrži System SI, Power SI, Power DC i druge module koji zadovoljavaju potrebe PCB simulacije signala i analize snage i potrebe dizajna i simulacije. SIgrity i SIwave su vrlo slični u algoritmima, oba koriste hibridni algoritam koji uključuje FEM, metodu momenata i metodu dalekovoda. Kao što možete vidjeti ovdje, Cadence, kompanija koja stoji iza Sigrityja, ne može podnijeti složene potrebe simulacije EMF-a, ali je autoritet u Layoutu i CAD-u. A od troškova učenja, Sigrity je lakše započeti s više relativnih informacija.
2. Poređenje toka simulacije
U simulaciji DDR-a, Siwave i Sigrity imaju sličan ukupni proces: Siwave sam izdvaja S-parametre PCB-a, a zatim gradi sistemska kola u Circuit-u za simulaciju; Sigrity izdvaja S-parametre PCB-a pomoću Power SI, a zatim gradi sistemska kola u System SI za simulaciju; Sigrity izdvaja S-parametre PCB-a pomoću Power SI, a zatim gradi sistemska kola u System SI za simulaciju; a Sigrity gradi sistemska kola u SI. SIgrity, s druge strane, izdvaja S-parametre iz PCB-a preko Power SI, a zatim gradi sistemska kola u System SI za simulaciju.
2.1 Prikaz razlika
Nakon što je Siwave integrisan u Circuit, ukupna topologija kola je jasno definisana, a ključne informacije se skoro u potpunosti odražavaju u glavnom prozoru za prikaz.
Fig. 4, DDR simulacijska topologija ugrađena u Circuit
Glavni prozor sistemskog interfejsa Sigrity je sažetiji u odnosu na korisnikovu potrebu za uređivanjem kola, što je potrebno uraditi dvostrukim klikom na odgovarajuću ikonu, sa više informacija skrivenih u sekundarnom interfejsu.
Slika 5: DDR simulacijska topologija ugrađena u Sigrity
2.2 Razlike u obradi rezultata simulacije
Kada se koristi Siwave, korisnik treba prozvati rezultate simulacije, a u izvozu dijagrama oka potrebno je ručno podesiti UI vrijeme, a u parametrima pogona, brzini signala itd. re-uređivanje, originalni rezultati će biti obrisani, ako želite to zadržati potrebno je ručno kopirati, ukratko, cjelokupni proces rada malo više ručnog dijela.
Fig. 6, Interfejs rezultata simulacije kola
Naprotiv, kada se koristi Sigrity, rezultati simulacije se automatski generiraju, prezentacija uobičajenih rezultata kao što su dijagrami oka je također automatiziranija, a softver također može automatski pohraniti rezultate svake simulacije kada korisnik vrši ponavljajuće izmjene parametara pogona, brzine signala i tako dalje. Odnosno, cijeli proces je više automatski.
Slika 7: Sučelje rezultata simulacije sistema SI
2.3 Razlike u prethodnoj{1}}obradi
Siwave je sveobuhvatniji u predprocesiranju modela zbog svog višeg stepena integracije, što daje punu igru moći ANSYS eDesktopa, uključujući provjeru usklađenosti S-parametara, provjeru IBIS modela, popravku, ponovno-uređivanje, itd. Lično, mislim da je profesionalnije. Stoga lično mislim da je to profesionalnije.
Fig. 8, Siwave-ova obrada modela S-parametara
Slika 9, Siwaveova obrada IBIS modela
Slika 10, Cadenceov vlastiti IBIS alat za modeliranje
2.4 Razlike u tipovima kodova vozača
Postoje neke razlike između Siwavea i Sigrityja u pogledu tipova kodova drajvera. Među njima, Siwave je zadano postavljen na PRBS tip koda, a svaki tip mrežnog koda može se postaviti tako da ga sistem nasumično generiše.
Slika 11: Interfejs za podešavanje tipa koda u Siwaveu
Sigrity je sličan u podešavanju uzorka drajvera, ali sa dodatnom funkcijom detekcije kanala, koja može da generiše šablon drajvera u "najgorem slučaju" na osnovu karakteristika odziva kanala. Ova tačka uglavnom uzima u obzir SSN efekat PDN-a, prema članku Larryja Smitha (glavni stručnjak za Qualcomm PI), sistem u pogonu određenog tipa koda, može se pokrenuti da prouzrokuje pad sistema na prenaponu, a ovaj fenomen je definiran kao Rogue Wave. sa ove tačke gledišta, NAJLOŠI SLUČAJ je pogodniji način da se testira robusnost DDR sistema.
Slika 12, Alat za generiranje koda Sigrity
3. Poređenje rezultata
Brzina signala je postavljena na 4.266Gbps, a rezultati se dobijaju simulacijom.
3.1 Operacija čitanja
Može se vidjeti da su rezultati dva alata u operaciji čitanja u osnovi isti, postoje neke razlike u detaljima valnog oblika, kao što je visina oka Sigrity valnog oblika nešto manja od rezultata Siwavea. Lično, pretpostavljam da je glavni razlog to što postoje neke razlike između ova dva alata u obradi podataka IBIS modela. (Zašto ne razlika u rezultatima S-parametara? Razlog je u sljedećem.)
Slika 13, Poređenje rezultata Byte0
Slika 14, Poređenje rezultata Byte1
Slika 15, Poređenje rezultata Byte2
Slika 16, Poređenje rezultata Byte3
3.2 Operacija pisanja
U rezultatima operacije pisanja, postoji ogromna razlika između ova dva, pri čemu Siwave postiže znatno bolje rezultate od Sigrityja, koji ima vrlo lošu konzistentnost amplitude visokog nivoa, što rezultira znatno debljim "očnim kapkom" od Siwave rezultata.
Slika 17, Poređenje rezultata Byte0
Slika 18, Poređenje rezultata Byte1
Slika 19, Poređenje rezultata Byte2
Slika 20, Poređenje rezultata Byte3
4. Obrada modela
4.1 IBIS model
Prema blog postu Wei-hsinga Huanga (glavnog konsultanta SPISim-a USA, kasnije kupljenog od strane ANSYS), postoji gornja granica frekvencije za korištenje IBIS modela, preko koje bafer neće imati dovoljno vremena da završi prelaze između uspona, pada ili oboje. Ova situacija može dovesti do diskontinuiteta, kvarova ili čak ne-konvergencije u procesu simulacije. Ovaj fenomen definiramo kao Overclocking.
Overclocking postoji u MCU modelu koji nudi NXP-ova web stranica. Otvarajući talasni oblik DDR drajvera, možemo videti da je dužina njegove rastuće ivice dostigla 10ns, što je ozbiljno premašilo minimalnu širinu koda od 4.266Gbps.
Siwave ima integrisanu funkciju pretprocesiranja IBIS modela kako bi se maksimalno smanjio dio širine talasnog oblika kako bi se zadovoljili zahtjevi viših frekvencija. Kao što se može vidjeti na slici ispod, širina rastuće ivice optimiziranog valnog oblika smanjena je na manje od 800ps.
Funkcionalnost provjere IBIS modela je također uključena u Sigrity i provjerit će usklađenost. Međutim, ograničeno je samo na provjeru i ne pronalazi dijelove koji su dodatno optimizirani za obradu. Iz tog razloga postoji velika razlika u rezultatima između ta dva u načinu pisanja.
Slika 23, funkcija provjere IBIS modela u Sigrity
4.2 S-model parametara
U korištenju Sigrity-a, utvrđeno je da njegov Power Si u generiranju S-parametarskog modela postoji ne-konvergencija situacije, rezultati dvije simulacije zajedno radi poređenja, možete vidjeti da u jednom trenutku postoji očigledna situacija bez-pasivnosti. Autor nije siguran zašto je došlo do ove situacije, a nadam se da će nastavnici koji znaju za to moći odgovoriti na ovo pitanje.
Fig. 24, Poređenje S-parametara dobijenih iz dvije simulacije PowerSI
5. Generisanje izvještaja
Za složene rezultate DDR simulacije, naporan je zadatak provjeravati usklađenost standardnih dokumenata JEDEC jedan po jedan. Siwave i Sigrity, kao zreli komercijalni softver, oba imaju potpune funkcije generiranja izvještaja. Ugrađena-funkcija generiranja izvještaja uvelike pojednostavljuje ovaj dio posla tako što automatski provjerava rezultate simulacije i daje izvještaj o usklađenosti.
Nasuprot tome, Siwaveova funkcija generiranja izvještaja je glomaznija, korisnici moraju ići na redefiniciju signala rezultata, kako bi dobili odgovarajući izvještaj o simulaciji, u isto vrijeme, Siwaveov izvještaj o simulaciji nema ključne informacije kao što su informacije o slaganju, informacije o kondenzatoru za razdvajanje, postavke upravljačkog programa modela i format web stranice dokumenta rezultata se ne može ponovo vratiti{0}
Slika 25, Izvještaj o usklađenosti Siwavea (djelimični snimak ekrana)
Slika 26, Izvještaj o usklađenosti Siwavea (djelimični snimak ekrana)
Generisanje izveštaja kompanije Sigrity je relativno jednostavno i praktično. Korisnici ne moraju redefinirati odnos između signala, već im je potrebno samo nekoliko jednostavnih koraka da bi dobili potpunu datoteku rezultata sa valnim oblicima signala. Ovo je veoma-prijatno za upotrebu u poređenju sa Siwaveom.
Slika 27, Izvještaj o usklađenosti sa Sigrity (djelomični snimak ekrana)
Slika 28, Izvještaj o usklađenosti sa Sigrity (djelomični snimak ekrana)
6. Sažetak
Iz jednostavnog -u-porednog poređenja, možemo vidjeti da glavni komercijalni SI simulacijski alati mogu ispuniti većinu potreba za simulacijom. Međutim, u ovoj fazi niko ne može biti savršen. Da bi u potpunosti iskoristili vrijednost SI u procesu razvoja proizvoda, korisnici moraju prevladati nedostatke softvera.