Catalog
1. Introducere de bază
2. Compararea proceselor de simulare
2.1. Diferențele de vizualizări
2.2. Diferențele în procesarea rezultatelor simulării
2.3. Diferențele de pre-procesare
2.4. Diferențele între tipurile de coduri de conducere
3. Compararea rezultatelor
3.1. Operațiune de citire
3.2. Operații de scriere
4. Prelucrare model
4.1. Modelul IBIS
4.2. S-model cu parametrii
5. Generarea rapoartelor
6. Rezumat
Există multe instrumente de simulare a semnalului de mare-viteză, iar cele principale cu grupuri mari de utilizatori sunt Sigrity, Siwave, Hyperlynx, ADS, CST și așa mai departe. Fiecare instrument are propria sa tehnologie neagră în spate și, în general, se dezvoltă spre obiectivul de mai multă acuratețe, eficiență și confort.
Acest articol compară diferențele dintre Siwave și Sigrity pe simularea SI, iar pentru utilizatorii începători, unul dintre ele poate fi ales ca cel care este ușor de început. Autorul însuși este mai priceput cu Siwave, iar Sigrity este folosit doar ca referință zilnică de comparație.
1. introducerea de bază
Obiectul de simulare al acestei lucrări este placa de dezvoltare i.MX8QXP de pe site-ul oficial al NXP. (Familia de procesoare i.MX 8 este foarte integrată și este un produs foarte reprezentativ al Infineon, care este utilizat pe scară largă în controlul industrial, orașul inteligent, casa inteligentă și electronica auto etc. Poate suporta funcții grafice, video, procesare imagini, audio și voce și poate satisface nevoile în ceea ce privește autentificarea securității și eficiența energetică ridicată.)
Dispunerea PCB-ului în ansamblu este prezentată în figura următoare, sistemul MCU-DRAM-VRM marcat de caseta portocalie este obiectul principal de simulare din această lucrare, iar semnalul țintă este semnalul LPDDR4.
Fig. 1 Vedere de ansamblu a PCB-ului plăcii de dezvoltare
După cum se poate vedea din diagrama schematică din Figura 2 (caseta roșie), designul IC țintă conține patru grupuri de semnale de date, pe cele patru grupuri de semnale de date pentru simulare, metoda de simulare a liniei de adresă este aceeași, astfel încât această lucrare nu se va repeta. (Conform specificației semnalului DDR, semnalul de date pentru întregul sistem DRAM la cea mai rapidă rată a semnalului, urmat de semnalul de adresă, este concentrarea pe simulare și testare pe rețea, deoarece întregul proces de simulare trebuie să se refere la cerințele specificațiilor standard JEDEC, deci trebuie să aveți o anumită înțelegere a specificației semnalului DDR, nu știu că cititorul poate căuta introducerea mea anterioară ANDRS4 pentru a DDR4)
Figura 2 Secțiunea DDR a schemei plăcii de dezvoltare
Configurația stivei de simulare este prezentată în Figura 3 pentru a se asigura că configurația PCB este consecventă și aceeași configurație stivă este utilizată atât pentru Siwave, cât și pentru Sigrity.
Figura 3, configurarea stivuirii PCB
Deoarece efectul SSN al semnalului este luat în considerare în simulare, efectul PDN trebuie luat în considerare în același timp, iar parametrii dispozitivului sunt setați uniform conform următorului tabel pentru coerență.
| parametrul modelului | număr de biți | capacitate |
| 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 |
Tabelul 1, Lista parametrilor condensatorului rețelei de alimentare
Din nou, în scopuri de comparație, parametrii dispozitivului de comandă și recepție din Siwave și Sigrity sunt setați conform tabelului de mai jos.
| Modul | PaRAMeter | Valoare |
| Citire | DRAM Slew | PD60-ODT40-VOH30 |
| SOC | ODT-60Ohm | |
| Write | SOC Rout | 80 ohmi |
| DRAM | ODT-40Ohm |
Tabelul 2, Tabelul de setare a parametrilor driverului dispozitivului
În cele din urmă, putem introduce pe scurt două software-uri pentru a facilita începătorilor să facă propriile alegeri.
(1) Siwave este un software lansat de ANSYS, inclus în ANSYSElectronics Desktop (cunoscut de obicei și sub numele de „Electronics Desktop”), Electronics Desktop este în principal pentru simulare electrodinamică, poate satisface nevoile tuturor tipurilor de simulare de la DC la banda terahertzi. Cele trei module Siwave, Circuit și HFSS 3D layout sunt utilizate în principal pentru a face față PCB-urilor și nevoilor de co-PCB de simulare a circuitelor corespunzătoare. Dintre caracteristicile software, simularea integrității semnalului este doar una dintre numeroasele capacități ale desktopului electronic ANSYS, pe lângă simularea electronică de putere, simularea RF și a antenei, simularea componentelor magnetice și simularea articulațiilor cu câmp fizic multi-. ANSYS este o alegere bună dacă utilizatorii au nevoi de simulare mai complexe și variabile. Din păcate, ANSYS nu are un instrument Layout, ceea ce duce la nevoile sale de simulare PCB pentru a face față nevoii de a utiliza Cadence și alte companii EDA pentru a efectua unele dintre lucrările de preprocesare PCB software, care este în optimizarea PCB-ului este mult mai puțin convenabilă decât software-ul de simulare vine cu instrumentul Layout.
(2) Sigritatea este un produs al Cadencei. Pe lângă instrumentele de proiectare cu cipuri înalte, folosim de obicei pachetele software Cadence, în principal Orcad și Allegro, precum și Pspice și Sigrity. Funcțiile Orcad și Allegro pe care le cunoaștem cu toții, în principal schematice și Layout, instrumente de simulare a circuitelor Pspice, instrumente de simulare Sigrity pentru PCB. Sigrity este un instrument de simulare PCB care conține System SI, Power SI, Power DC și alte module pentru a satisface nevoile de simulare PCB a semnalului și a puterii și nevoilor de proiectare și simulare. SIgrity și SIwave sunt foarte asemănătoare în algoritmi, ambele folosesc un algoritm hibrid care include FEM, metoda momentelor și metoda liniei de transmisie. După cum puteți vedea aici, Cadence, compania din spatele Sigrity, nu poate face față nevoilor complexe de simulare EMF, dar este o autoritate în Layout și CAD. Și din costul învățării, Sigrity este mai ușor să începeți cu mai multe informații relative.
2. Compararea fluxului de simulare
În simularea DDR, Siwave și Sigrity au un proces general similar: Siwave extrage singur parametrii S-ai PCB-ului și apoi construiește circuitele sistemului în Circuit pentru simulare; Sigrity extrage parametrii S-ai PCB-ului prin Power SI și apoi construiește circuitele sistemului în System SI pentru simulare; Sigrity extrage parametrii S-ai PCB-ului prin Power SI și apoi construiește circuitele sistemului în System SI pentru simulare; iar Sigrity construiește circuitele sistemului în SI. SIgrity, pe de altă parte, extrage S-parametrii din PCB-uri prin Power SI și apoi construiește circuite de sistem în System SI pentru simulare.
2.1 Diferențele de vizualizare
După ce Siwave este integrat în Circuit, topologia generală a circuitului este clar definită, iar informațiile cheie sunt reflectate aproape în întregime în fereastra principală.
Fig. 4, topologia de simulare DDR construită în Circuit
Fereastra principală a interfeței sistemului Sigrity este mai concisă în comparație cu nevoia utilizatorului de a edita circuite, care trebuie făcută făcând dublu clic pe pictograma corespunzătoare, cu mai multe informații ascunse în interfața secundară.
Figura 5: Topologie de simulare DDR construită în Sigrity
2.2 Diferențe în procesarea rezultatelor simulării
Când folosește Siwave, utilizatorul trebuie să afișeze rezultatele simulării, iar în exportul diagramei ochiului trebuie să fie setată manual timpul UI, iar în parametrii drive-ului, rata semnalului etc. re-modificați, rezultatele originale vor fi șterse, dacă doriți să le păstrați, trebuie copiat manual, pe scurt, procesul general de funcționare a părții manuale a puțin mai mult.
Fig. 6, Interfața de rezultat al simularii circuitului
Dimpotrivă, atunci când utilizați Sigrity, rezultatele simulării sunt generate automat, prezentarea rezultatelor obișnuite, cum ar fi diagramele oculare, este, de asemenea, mai automatizată, iar software-ul poate salva automat rezultatele fiecărei simulări atunci când utilizatorul efectuează editări repetitive ale parametrilor unității, rata semnalului și așa mai departe. Adică, întregul proces este mai automat.
Figura 7: Interfața de rezultat al simularii sistemului SI
2.3 Diferențe în-preprocesare
Siwave este mai cuprinzător în preprocesarea modelului datorită gradului său de integrare mai ridicat, care oferă deplin joc puterii ANSYS eDesktop, inclusiv verificarea conformității cu parametrii S-, verificarea modelului IBIS, repararea, re-editarea etc. Personal, cred că este mai profesionist. Prin urmare, personal cred că este mai profesionist.
Fig. 8, procesarea de către Siwave a modelelor cu parametri S-
Figura 9, procesarea de către Siwave a modelului IBIS
Figura 10, instrumentul de modelare IBIS al Cadence
2.4 Diferențele între tipurile de coduri de șofer
Există unele diferențe între Siwave și Sigrity în ceea ce privește tipurile de coduri de șofer. Printre acestea, Siwave este implicit la tipul de cod PRBS și fiecare tip de cod de rețea poate fi setat să fie generat aleatoriu de către sistem.
Figura 11: Interfața de setare a tipului de cod în Siwave
Sigrity este similar în configurarea modelului de driver, dar cu funcția suplimentară de detectare a canalului, care poate genera un model de driver „cel mai rău caz”, bazat pe caracteristicile de răspuns a canalului. Acest punct ia în considerare în principal efectul SSN al PDN, conform articolului lui Larry Smith (Expert șef Qualcomm PI), sistemul dintr-un anumit tip de unitate de cod poate fi declanșat pentru a determina ca sistemul să se prăbușească, iar acest fenomen este definit ca un Rogue Wave. din acest punct de vedere, CEL MAI RĂU CAZ este o modalitate mai convenabilă de a testa robustețea sistemului DDR.
Figura 12, Instrumentul de generare a codului Sigrity
3. Compararea rezultatelor
Rata semnalului este setată la 4,266 Gbps, iar rezultatele sunt obținute prin simulare.
3.1 Operațiune de citire
Se poate observa că rezultatele celor două instrumente în operația de citire sunt practic aceleași, există unele diferențe în detaliile formei de undă, cum ar fi înălțimea ochilor formei de undă Sigrity este puțin mai mică decât rezultatele Siwave. Personal, cred că motivul principal este că există unele diferențe între cele două instrumente în procesarea datelor modelului IBIS. (De ce nu diferența dintre rezultatele parametrului S-? Motivul este în continuare.)
Figura 13, Comparația rezultatelor Byte0
Figura 14, Comparația rezultatelor Byte1
Figura 15, Comparația rezultatelor Byte2
Figura 16, Comparația rezultatelor Byte3
3.2 Operație de scriere
În rezultatele operațiunii de scriere, există o diferență uriașă între cele două, Siwave obținând rezultate semnificativ mai bune decât Sigrity, care are o consistență foarte slabă a amplitudinii la nivel înalt, rezultând o „pleoapă” semnificativ mai groasă decât rezultatele Siwave.
Figura 17, Comparația rezultatelor Byte0
Figura 18, Comparația rezultatelor Byte1
Figura 19, Comparația rezultatelor Byte2
Figura 20, Comparația rezultatelor Byte3
4. Prelucrarea modelului
4.1 Modelul IBIS
Potrivit unei postări pe blog a lui Wei-hsing Huang (consultant principal al SPISim USA, achiziționat ulterior de ANSYS), există o limită superioară de frecvență pentru utilizarea modelului IBIS, dincolo de care tamponul nu va avea suficient timp pentru a finaliza tranzițiile între creștere, scădere sau ambele. Această situație poate duce la discontinuități, erori sau chiar ne-convergență în procesul de simulare. Definim acest fenomen ca fiind Overclocking.
Overclocking-ul există în modelul MCU furnizat de site-ul web NXP. Deschizând forma de undă a driverului DDR, putem vedea că lungimea marginii sale de creștere a atins 10ns, ceea ce a depășit serios lățimea minimă a codului de 4,266 Gbps.
Siwave a integrat funcția de preprocesare a modelului IBIS în interior pentru a maximiza tăierea porțiunii de lățime a formei de undă pentru a îndeplini cerințele de frecvență mai ridicată. După cum se poate vedea în figura de mai jos, lățimea optimizată a marginii de creștere a formei de undă este redusă la mai puțin de 800 ps.
Funcționalitatea de verificare a modelului IBIS este, de asemenea, inclusă în Sigrity și va verifica conformitatea. Cu toate acestea, se limitează doar la verificare și nu găsește piese care sunt optimizate în continuare pentru procesare. Din acest motiv, există o mare diferență de rezultate între cele două în modul de scriere.
Figura 23, Funcția de verificare a modelului IBIS în Sigrity
4.2 Modelul cu parametri S-
În utilizarea Sigrity, a constatat că puterea lui Si în generarea modelului cu parametrii S-există o non-convergență a situației, rezultatele celor două simulări împreună pentru comparație, puteți vedea că una dintre momente există o situație evidentă de non-pasivitate. Autorul nu este sigur de ce apare această situație și sper că profesorii care știu despre ea pot răspunde la această întrebare.
Fig. 24, Comparația S-parametrilor obținuți din două simulări ale PowerSI
5. Generarea rapoartelor
Pentru rezultate complexe de simulare DDR, este o sarcină plictisitoare să verificați unul câte unul documentele standard JEDEC pentru conformitate. Siwave și Sigrity, ca software comercial matur, ambele au funcții complete de generare de rapoarte. Funcția de generare a rapoartelor-încorporată simplifică foarte mult această parte a muncii prin verificarea automată a rezultatelor simulării și emiterea unui raport de conformitate.
În schimb, funcția de generare a rapoartelor Siwave este mai greoaie, utilizatorii trebuie să meargă la redefinirea semnalului rezultat, pentru a obține raportul de simulare corespunzător, în același timp, raportului de simulare al Siwave îi lipsesc informații cheie, cum ar fi informațiile de stivuire, informații despre condensator de decuplare, setările driverului modelului, iar formatul paginii web a documentului rezultat nu poate fi re{0}}deschis pentru a vizualiza forma de undă.
Figura 25, Raportul de conformitate Siwave (captură de ecran parțială)
Figura 26, Raportul de conformitate Siwave (captură de ecran parțială)
Generarea rapoartelor Sigrity este relativ ușoară și convenabilă. Utilizatorii nu trebuie să redefinească relația dintre semnale, ci au nevoie doar de câțiva pași simpli pentru a obține un fișier de rezultat complet cu forme de undă ale semnalului. Acesta este foarte ușor de utilizat-în comparație cu Siwave.
Figura 27, Raportul de conformitate Sigrity (captură de ecran parțială)
Figura 28, Raportul de conformitate Sigrity (captură de ecran parțială)
6. Rezumat
Dintr-o simplă comparație-cu-cot, putem vedea că instrumentele comerciale de simulare SI pot îndeplini majoritatea nevoilor de simulare. Cu toate acestea, în această etapă, nimeni nu poate fi perfect. Pentru a utiliza pe deplin valoarea SI în procesul de dezvoltare a produsului, utilizatorii trebuie să depășească deficiențele software-ului.