电磁仿真与优化
ANSYS Slwave 信号完整性分析

概述

       ANSYS SIwave 是一个专业化的设计平台,可实现 IC 封装和 PCB 的电源完整性、信号完整性和 EMI 分析。SIwave 可帮助您建模、仿真和验证现代高性能电子产品中的高速通道和完整电力传输系统。它精确地提取千兆位 SERDES 和存储器总线,为各种设计提供产品最后签证合规性。SIwave 对完整配电网络 (PDN) 的全波提取使您能够验证噪声容限,并通过在低电压设计中的自动去耦分析确保满足阻抗分布。

       成功设计下一代电子产品需要电源完整性、信号完整性和热完整性共同分析。SIwave 采用独特方式处理 IC、封装、连接器和电路板各模具互连设计的复杂性。利用与强大的电路和系统仿真动态链接的先进电磁、热和机械仿真器,您可以在构建硬件原型之前很长时间了解高速电子产品的性能。这种方法可加快上市时间,降低成本,提高系统性能,使电子公司获得竞争优势。

       ANSYS SIwave用于PCB单板和IC封装,包括封装与单板整合后形成的完整通道分析。帮助工程师进行从DC到10Gb/s以上的信号和电源完整性分析。从ECAD 版图中直接提取信号网络和电源分布网络的频域电路模型。这些分析用于确认信号和电源完整性问题,对于帮助设计者一次设计成功非常关键。

       SIwave使用全波电磁场算法对封装—单板—封装的完整设计路径进行分析,充分考虑到经常被忽略的封装和单板之间的耦合效应。利用 IC 晶片(Die)网络建模器,对晶片上的硅效应进行建模,能够更完整的分析整个通道。引入Apache RedHawk生成的晶片模型可进行同步翻转噪声(SSN)分析。

ANSYS Slwave 信号完整性分析


特色功能

信号和电源完整性分析

       SIwave 使用全波有限元算法分析高速 PCB 单板和复杂 IC 封装上的谐振、反射、串扰、同步开关噪声、电源 /地弹、直流电压/ 电流分布、近场和远场辐射。

ANSYS Slwave 信号完整性分析

直流电压降视图

轻松的版图提取

       SIwave 能够以无与伦比的精度和速度提取完整设计(包括多个、任意形状的电源 / 地层,过孔、信号走线和电路元素),不需要进行任何费力费时的分割版图工作。SIwave 提取 S、Y 和 Z 参数、IBIS互 连模型(ICM),显示三维电 磁场,并生成 全波 SPICE  模型在DesingerSI、DesingerRF、Nexxim、Simplorer或第三方 SPICE电路工具(如 Synopsys® HSPICE  和 Cadence® PSpice )中进行时域和频域分析。

集成直流电压、电流和功率计算模块

       SIwave帮助工程师进行直流电压降、直流电流密度和直流功率密度的前仿真和后仿真分析,确保电源分布网络(PDN)上具有足够多的凸点(Bump)、焊球和引脚,有足够多的铜来最小化损耗,引导适合的能量进入集成电路。

ANSYS Slwave 信号完整性分析

PCB和封装的全波提取用于信号、电源完整性和电磁干扰

电磁干扰/电磁兼容

       EMI/EMC测试可以检查远近场问题。SIwave继承了HFSS算法,对板和封装周围的场进行准确、详细的描述。结合谐振仿真,帮助用户在投板前预测场辐射模式,减少测试板数量。SIwave 提供了不需要测试的有效方式找到 EMI 热点,并且设计者可通过 |EXYZ| 和|HXYZ| 的三维视图来检查某个方向上的电场和磁场强度。这种方法也为测试发现的问题整改提供 了可靠依据。SIwave和 DesingerSI、DesingerRF 和 HFSS 的耦合仿真,提供了机箱机柜等封闭环境内的PCB 和封装的数据相关辐射研究能力。

ANSYS Slwave 信号完整性分析

显示谐振能量的本征模视图

高性能计算

       SIwave 支持多线程、多核和多处理器,这些并行技术极大的提升了求解效率,在更短的时间内求解更大的设计项目。确保完整的封装加 PCB 一体化信号完整性、电源完整性和电磁干扰分析。

SIwave PI Advisor

       SIwave5.0 开始加入了新的电源完整性优化模块 PI Advisor,应对逐渐增长的小尺寸和低成本设计解决方案。这个先进的全波电磁场求解模块使用突破性的遗传算法,能够自动优化封装和 PCB 单板上的去耦电容,极大的简化了电源完整性分析,直接减少设计成本和上市周期。

宏模型建模

       SIwave 对 PCB 单板和封装提供了前所未有的建模精度,确保能在多个电路仿真平台上进行全通道暂态仿真。SIwave 使用已申请专利的 TWA 技术,这个技术能够消除使用不同仿真平台进行时域电路分析时引入的误差,帮助用户检查和强制模型的无源性和因果性。可生成 HSPICE、PSpice 语法的 SPICE 模型,Nexxim 和 Simplorer 状态空间模型。

全面的多物理场耦合

       SIwave 与 ANSYS 系列软件链接完成电子器件的多物理场仿真。一种方案是从 SIwave 中输出功率分布文件到 ANSYS Icepak 中,使用来自SIwave 的直流功率损耗作为热源对 IC 封装和 PCB 进行准确的热性能建模。Icepak 仿真技术用于求解由于散热不畅引起的器件过热失效问题。

ANSYS Slwave 信号完整性分析

SIwave与Icepak耦合求解电子器件的散热问题

设计自动化

       通过直接从EDA版图工具(例 如 Cadence Allegro /APD,Sigrity Unified Package  Designer  ,Mentor Graphics Board Station 、Expedition和 PAD,Zuken CR5000 )和标准制板格式(ODB++)导 入 设 计,SIwave 无 缝 的 整 合 进 现 有 的 设 计 流 程。SIwave 生成的 SYZ 参数或全波 SPICE  模型可被导入现有电路工具,例如 DesingerSI、DesingerRF Simplorer、或者其它 SPICE 兼容工具。



典型应用

信号和电源完整性

· 同步开关噪声 / 同步SSO)

· 高速串行通道分析电容去耦分析

· 封装和 PCB一体化仿真

· 直流分析

用三维有限元求解分布电阻网络

· 提供一维和三维结果显示

· 热分析

电磁干扰 / 电磁兼容分析

· 可视化近场

· |E| 和 |H|

· 器件 |EXYZ| 和 |HXYZ|

· 可视化远场

· 与 Desinger 结合进行数据相关的电磁干扰 / 电磁兼容仿真

· SIwave 作为辐射源动态链接到HFSS中进行屏蔽分析