Catálogo
1. Introdução básica
2. Comparação de Processos de Simulação
2.1. Diferenças nas visualizações
2.2. Diferenças no processamento de resultados de simulação
2.3. Diferenças no pré-processamento
2.4. Diferenças nos tipos de código de condução
3. Comparação de resultados
3.1. Operação de leitura
3.2. Operações de gravação
4. Processamento de modelo
4.1. Modelo IBIS
4.2. Modelo de parâmetro S-
5. Geração de Relatórios
6. Resumo
Existem muitas ferramentas de simulação de sinais de alta-velocidade, e as principais com grandes grupos de usuários são Sigrity, Siwave, Hyperlynx, ADS, CST e assim por diante. Cada ferramenta tem sua própria tecnologia preta e, de modo geral, está se desenvolvendo em direção ao objetivo de maior precisão, eficiência e conveniência.
Este artigo compara as diferenças entre Siwave e Sigrity na simulação SI e, para usuários novatos, um deles pode ser escolhido como aquele que é fácil de começar. O próprio autor é mais habilidoso com o Siwave, e o Sigrity é usado apenas como referência de comparação diária.
1. a introdução básica
O objeto de simulação deste artigo é a placa de desenvolvimento i.MX8QXP no site oficial da NXP. (A família de processadores i.MX 8 é altamente integrada e é um produto muito representativo da Infineon, que é amplamente utilizado em controle industrial, cidade inteligente, casa inteligente e eletrônica automotiva, etc. Ele pode suportar funções gráficas, vídeo, processamento de imagem, áudio e voz, e pode satisfazer as necessidades em termos de autenticação de segurança e alta eficiência energética.)
O layout do PCB como um todo é mostrado na figura a seguir, o sistema MCU-DRAM-VRM marcado pela caixa laranja é o principal objeto de simulação neste artigo, e o sinal alvo é o sinal LPDDR4.
Fig. 1 Visão geral da PCB da placa de desenvolvimento
Como pode ser visto no diagrama esquemático da Figura 2 (caixa vermelha), o projeto do IC alvo contém quatro grupos de sinais de dados, nos quatro grupos de sinais de dados para simulação, o método de simulação de linha de endereço é o mesmo, portanto este artigo não será repetido. (De acordo com a especificação do sinal DDR, o sinal de dados para todo o sistema DRAM na taxa mais rápida do sinal, seguido pelo sinal de endereço, é o foco de simulação e teste na rede, porque todo o processo de simulação precisa se referir aos requisitos de especificação do padrão JEDEC, então você precisa ter uma certa compreensão da especificação do sinal DDR, não sei, o leitor pode consultar minha introdução anterior ao DDR4 relevante - usando o ANSYS para simulação DDR4.)
Figura 2 Seção DDR do esquema da placa de desenvolvimento
A configuração da pilha de simulação é mostrada na Figura 3 para garantir que a configuração do PCB seja consistente e a mesma configuração da pilha seja usada para Siwave e Sigrity.
Figura 3, configuração de empilhamento de PCB
Como o efeito do sinal SSN é considerado na simulação, o efeito do PDN precisa ser considerado ao mesmo tempo, e os parâmetros do dispositivo são definidos uniformemente de acordo com a tabela a seguir para consistência.
| parâmetro do modelo | número de bits | capacidade |
| 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 de parâmetros do capacitor de rede de energia
Novamente, para fins de comparação, os parâmetros de acionamento e recepção do dispositivo no Siwave e Sigrity são definidos de acordo com a tabela abaixo.
| Modo | Paibateréter | Valor |
| Ler | Mudança de DRAM | PD60-ODT40-VOH30 |
| SOC | ODT-60Ohm | |
| Escrevervocê | Rota SOC | 80Ohm |
| DRAM | ODT-40Ohm |
Tabela 2, Tabela de configuração de parâmetros do driver de dispositivo
Finalmente, podemos apresentar brevemente dois softwares para facilitar aos iniciantes fazerem suas próprias escolhas.
(1) Siwave é um software lançado pela ANSYS, incluído no ANSYSElectronics Desktop (geralmente também conhecido como "Electronics Desktop"), Electronics Desktop é principalmente para simulação eletrodinâmica, pode atender às necessidades de todos os tipos de simulação, de DC a banda terahertz. Os três módulos Siwave, Circuit e HFSS 3D layout são usados principalmente para lidar com PCBs e as necessidades de simulação de-PCB{4}}do circuito correspondente. Dos recursos do software, a simulação de integridade de sinal é apenas um dos muitos recursos do desktop eletrônico ANSYS, além de simulação de eletrônica de potência, simulação de RF e antena, simulação de componentes magnéticos e simulação conjunta de campos múltiplos-físicos. ANSYS é uma boa escolha se os usuários tiverem necessidades de simulação mais complexas e variáveis. Infelizmente, a ANSYS não possui uma ferramenta de Layout, o que faz com que sua simulação de PCB precise lidar com a necessidade de usar a Cadence e outras empresas de EDA para realizar alguns dos trabalhos de pré-processamento de PCB de software, que na otimização do PCB são muito menos convenientes do que o software de simulação que vem com a ferramenta de Layout.
(2) Sigrity é um produto da Cadence. Além das ferramentas de design de alto chip, costumamos usar os pacotes de software Cadence principalmente Orcad e Allegro, além de Pspice e Sigrity. Funções Orcad e Allegro que todos conhecemos, principalmente esquemático e Layout, ferramentas de simulação de circuito Pspice, Sigrity para ferramentas de simulação de PCB. Sigrity é uma ferramenta de simulação de PCB que contém System SI, Power SI, Power DC e outros módulos para atender às necessidades de simulação de PCB de análise de sinal e potência e necessidades de design e simulação. SIgrity e SIwave são muito semelhantes em algoritmos, ambos usam um algoritmo híbrido que inclui FEM, método de momentos e método de linha de transmissão. Como você pode ver aqui, a Cadence, a empresa por trás do Sigrity, não consegue lidar com necessidades complexas de simulação de EMF, mas é uma autoridade em Layout e CAD. E a partir do custo de aprendizagem, é mais fácil para o Sigrity começar com informações mais relativas.
2. Comparação do fluxo de simulação
Na simulação de DDR, Siwave e Sigrity têm um processo geral semelhante: Siwave extrai os parâmetros S-do PCB por si só e, em seguida, constrói os circuitos do sistema em Circuit para simulação; Sigrity extrai os parâmetros S-do PCB pelo Power SI e, em seguida, constrói os circuitos do sistema no System SI para simulação; Sigrity extrai os parâmetros S-do PCB pelo Power SI e, em seguida, constrói os circuitos do sistema no System SI para simulação; e Sigrity constrói os circuitos do sistema em SI. O SIgrity, por outro lado, extrai parâmetros S-de PCBs via Power SI e, em seguida, constrói circuitos de sistema no System SI para simulação.
2.1 Visualizando diferenças
Depois que o Siwave é integrado ao Circuit, a topologia geral do circuito é claramente definida e as principais informações são quase inteiramente refletidas na janela de visualização principal.
Fig. 4, topologia de simulação DDR integrada no circuito
A janela principal da interface do sistema Sigrity é mais concisa em relação à necessidade do usuário de editar os circuitos, o que precisa ser feito clicando duas vezes no ícone apropriado, com mais informações ocultas na interface secundária.
Figura 5: Topologia de simulação DDR construída no Sigrity
2.2 Diferenças no processamento dos resultados da simulação
Ao usar o Siwave, o usuário precisa chamar os resultados da simulação, e na exportação do diagrama ocular precisa ser definido manualmente o tempo da UI, e nos parâmetros do drive, taxa de sinal, etc. re-editar, os resultados originais serão apagados, se quiser mantê-los precisa ser copiado manualmente, enfim, o processo geral de operação da parte manual de um pouco mais.
Fig. 6, Interface de resultados de simulação de circuito
Pelo contrário, ao usar o Sigrity, os resultados da simulação são gerados automaticamente, a apresentação de resultados comuns, como diagramas oculares, também é mais automatizada, e o software também pode salvar automaticamente os resultados de cada simulação quando o usuário faz edições repetitivas nos parâmetros do drive, taxa de sinal e assim por diante. Ou seja, todo o processo é mais automático.
Figura 7: Interface de resultados da simulação do sistema SI
2.3 Diferenças no pré-processamento
O Siwave é mais abrangente no pré-processamento de modelos devido ao seu maior grau de integração, o que dá pleno uso ao poder do ANSYS eDesktop, incluindo verificação de conformidade de parâmetros S-, verificação de modelo IBIS, reparo, re{1}}edição, etc. Pessoalmente, acho que é mais profissional. Portanto, eu pessoalmente acho que é mais profissional.
Fig. 8, Processamento de modelos de parâmetros S-do Siwave
Figura 9, processamento do modelo IBIS pelo Siwave
Figura 10, ferramenta de modelagem IBIS da própria Cadence
2.4 Diferenças nos tipos de códigos de driver
Existem algumas diferenças entre Siwave e Sigrity em termos de tipos de código de driver. Entre eles, o padrão do Siwave é o tipo de código PRBS, e cada tipo de código de rede pode ser configurado para ser gerado aleatoriamente pelo sistema.
Figura 11: Interface de configuração de tipo de código no Siwave
Sigrity é semelhante na configuração do padrão de driver, mas com a função adicional de detecção de canal, que pode gerar um padrão de driver de "pior caso" com base nas características de resposta do canal. Este ponto leva em consideração principalmente o efeito SSN do PDN, de acordo com o artigo de Larry Smith (especialista-chefe da Qualcomm PI), o sistema em uma unidade de tipo de código específico pode ser acionado para fazer com que o sistema trave o surto, e esse fenômeno é definido como Rogue Wave. deste ponto de vista, o PIOR CASO é uma forma mais conveniente de testar a robustez do sistema DDR.
Figura 12, Ferramenta de geração de código Sigrity
3. Comparação de resultados
A taxa de sinal é definida em 4,266 Gbps e os resultados são obtidos por simulação respectivamente.
3.1 Operação de leitura
Pode-se observar que os resultados das duas ferramentas na operação de leitura são basicamente os mesmos, existem algumas diferenças nos detalhes da forma de onda, como a altura do olho da forma de onda Sigrity é ligeiramente menor que os resultados do Siwave. Pessoalmente, acho que a principal razão é que existem algumas diferenças entre as duas ferramentas no processamento de dados do modelo IBIS. (Por que não a diferença nos resultados do parâmetro S-? O motivo é o seguinte.)
Figura 13, Comparação dos resultados do Byte0
Figura 14, Comparação dos resultados do Byte1
Figura 15, Comparação dos resultados do Byte2
Figura 16, Comparação dos resultados do Byte3
3.2 Operação de gravação
Nos resultados da operação de gravação, há uma enorme diferença entre os dois, com o Siwave alcançando resultados significativamente melhores do que o Sigrity, que tem consistência de amplitude de alto nível muito pobre, resultando em uma "pálpebra" significativamente mais espessa do que os resultados do Siwave.
Figura 17, Comparação dos resultados do Byte0
Figura 18, Comparação dos resultados do Byte1
Figura 19, Comparação dos resultados do Byte2
Figura 20, Comparação dos resultados do Byte3
4. Processamento do modelo
4.1 Modelo IBIS
De acordo com uma postagem no blog de Wei-hsing Huang (consultor principal da SPISim EUA, posteriormente adquirida pela ANSYS), existe um limite de frequência superior para o uso do modelo IBIS, além do qual o buffer não terá tempo suficiente para completar as transições entre subida, descida ou ambas. Esta situação pode levar a descontinuidades, falhas ou até mesmo não{2}}convergência no processo de simulação. Definimos esse fenômeno como Overclocking.
Overclocking existe no modelo MCU fornecido pelo site da NXP. Abrindo a forma de onda do driver DDR, podemos ver que o comprimento de sua borda ascendente atingiu 10ns, o que excedeu seriamente a largura mínima de código de 4,266 Gbps.
Siwave integrou a função de pré-processamento do modelo IBIS para maximizar o corte da parte da largura da forma de onda para atender aos requisitos de frequência mais elevados. Como pode ser visto na figura abaixo, a largura da borda ascendente da forma de onda otimizada é reduzida para menos de 800ps.
A funcionalidade de verificação do modelo IBIS também está incluída no Sigrity e verificará a conformidade. No entanto, limita-se apenas à verificação e não encontra peças que sejam ainda mais otimizadas para processamento. É por esta razão que existe uma grande diferença nos resultados entre os dois no modo de gravação.
Figura 23, função de verificação do modelo IBIS no Sigrity
4.2 Modelo de-parâmetros S
No uso do Sigrity, descobriu-se que seu Power Si na geração do modelo de parâmetro S-há uma não-convergência da situação, os resultados das duas simulações juntos para comparação, você pode ver que uma das vezes há uma situação óbvia de não-passividade. O autor não sabe ao certo por que esta situação ocorre e espero que os professores que sabem disso possam responder a esta pergunta.
Fig. 24, Comparação dos parâmetros S- obtidos de duas simulações do PowerSI
5. Geração de relatórios
Para resultados complexos de simulação de DDR, é uma tarefa tediosa verificar a conformidade dos documentos padrão JEDEC, um por um. Siwave e Sigrity, como softwares comerciais maduros, possuem funções completas de geração de relatórios. A função integrada-de geração de relatórios simplifica bastante esta parte do trabalho, verificando automaticamente os resultados da simulação e gerando um relatório de conformidade.
Em contraste, a função de geração de relatório do Siwave é mais complicada, os usuários precisam ir para a redefinição do sinal de resultado, a fim de obter o relatório de simulação correspondente, ao mesmo tempo, o relatório de simulação do Siwave carece de informações importantes, como informações de empilhamento, informações de desacoplamento do capacitor, configurações do driver do modelo e o formato da página da web do documento de resultado não pode ser reaberto-para visualizar a forma de onda.
Figura 25, Relatório de Conformidade Siwave (captura de tela parcial)
Figura 26, Relatório de Conformidade Siwave (captura de tela parcial)
A geração de relatórios do Sigrity é relativamente fácil e conveniente. Os usuários não precisam redefinir a relação entre os sinais, mas apenas alguns passos simples para obter um arquivo de resultado completo com formas de onda de sinal. Isso é muito-fácil de usar em comparação ao Siwave.
Figura 27, Relatório de Conformidade de Sigrity (captura de tela parcial)
Figura 28, Relatório de Conformidade de Sigrity (captura de tela parcial)
6. Resumo
A partir de uma simples comparação-a{1}}lado, podemos ver que as principais ferramentas comerciais de simulação de SI podem atender à maioria das necessidades de simulação. Porém, nesta fase, ninguém pode ser perfeito. Para utilizar plenamente o valor do SI no processo de desenvolvimento de produtos, os usuários precisam superar as deficiências do software.