Catalogar
1. Introducción básica
2. Comparación de procesos de simulación
2.1. Diferencias en las vistas
2.2. Diferencias en el procesamiento de resultados de simulación.
2.3. Diferencias en el pre-procesamiento
2.4. Diferencias en los tipos de códigos de conducción
3. Comparación de resultados
3.1. Leer operación
3.2. Operaciones de escritura
4. Procesamiento de modelos
4.1. modelo ibis
4.2. Modelo de parámetros S-
5. Generación de informes
6. Resumen
Existen muchas herramientas de simulación de señales de alta-velocidad y las principales con grandes grupos de usuarios son Sigrity, Siwave, Hyperlynx, ADS, CST, etc. Cada herramienta tiene su propia tecnología negra detrás y, en general, se está desarrollando hacia el objetivo de una mayor precisión, eficiencia y conveniencia.
Este artículo compara las diferencias entre Siwave y Sigrity en la simulación SI y, para los usuarios novatos, se puede elegir uno de ellos como el que les resulta más fácil de comenzar. El propio autor es más hábil con Siwave y Sigrity solo se utiliza como referencia de comparación diaria.
1. la introducción básica
El objeto de simulación de este artículo es la placa de desarrollo i.MX8QXP en el sitio web oficial de NXP. (La familia de procesadores i.MX 8 está altamente integrada y es un producto muy representativo de Infineon, que se usa ampliamente en control industrial, ciudades inteligentes, hogares inteligentes y electrónica automotriz, etc. Puede admitir funciones de gráficos, video, procesamiento de imágenes, audio y voz, y puede satisfacer las necesidades en términos de autenticación de seguridad y alta eficiencia energética).
El diseño de PCB en su conjunto se muestra en la siguiente figura, el sistema MCU-DRAM-VRM marcado por el cuadro naranja es el objeto de simulación principal en este documento y la señal de destino es la señal LPDDR4.
Fig. 1 Vista general de la PCB de la placa de desarrollo
Como se puede ver en el diagrama esquemático de la Figura 2 (cuadro rojo), el diseño del IC de destino contiene cuatro grupos de señales de datos. En los cuatro grupos de señales de datos para la simulación, el método de simulación de la línea de dirección es el mismo, por lo que este artículo no se repetirá. (De acuerdo con la especificación de la señal DDR, la señal de datos para todo el sistema DRAM en la velocidad de señal más rápida, seguida de la señal de dirección, es la simulación y el enfoque de prueba en la red, porque todo el proceso de simulación debe consultar los requisitos de la especificación estándar JEDEC, por lo que debe tener una cierta comprensión de la especificación de la señal DDR. Si no lo sabe, el lector puede consultar mi introducción anterior a DDR4 relevante: use ANSYS para la simulación DDR4).
Figura 2 Sección DDR del esquema de la placa de desarrollo
La configuración de la pila de simulación se muestra en la Figura 3 para garantizar que la configuración de la PCB sea consistente y que se utilice la misma configuración de pila tanto para Siwave como para Sigrity.
Figura 3, configuración de apilamiento de PCB
Dado que el efecto de la señal SSN se considera en la simulación, el efecto de PDN debe considerarse al mismo tiempo y los parámetros del dispositivo se configuran uniformemente de acuerdo con la siguiente tabla para mantener la coherencia.
| parámetro del modelo | número de bit | capacidad |
| 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 |
Tabla 1, Lista de parámetros de condensadores de la red eléctrica
Nuevamente, para fines de comparación, los parámetros de manejo y recepción del dispositivo dentro de Siwave y Sigrity se configuran de acuerdo con la siguiente tabla.
| Modo | PensilvaniaRAMéter | Valor |
| Leer | DRAM girado | PD60-ODT40-VOH30 |
| SOC | ODT-60Ohm | |
| Write | Ruta SOC | 80 ohmios |
| DRACMA | ODT-40Ohm |
Tabla 2, Tabla de configuración de parámetros del controlador de dispositivo
Finalmente, podemos presentar brevemente dos programas para facilitar que los principiantes tomen sus propias decisiones.
(1) Siwave es un software lanzado por ANSYS, incluido en ANSYSElectronics Desktop (generalmente también conocido como "Electronics Desktop"), Electronics Desktop es principalmente para simulación electrodinámica y puede satisfacer las necesidades de todo tipo de simulación desde CC hasta banda de terahercios. Los tres módulos Siwave, Circuit y HFSS 3D se utilizan principalmente para tratar con PCB y las necesidades de co-simulación de circuitos-PCB correspondientes. Desde las características del software, la simulación de la integridad de la señal es solo una de las muchas capacidades del escritorio electrónico ANSYS, además de la simulación de electrónica de potencia, simulación de antenas y RF, simulación de componentes magnéticos y simulación de juntas de campos físicos múltiples. ANSYS es una buena opción si los usuarios tienen necesidades de simulación más complejas y variables. Desafortunadamente, ANSYS no tiene una herramienta de diseño, lo que hace que su simulación de PCB tenga que lidiar con la necesidad de utilizar Cadence y otras compañías de EDA para llevar a cabo parte del trabajo de preprocesamiento de PCB de software, lo cual es mucho menos conveniente para la optimización de la PCB que el software de simulación que viene con la herramienta de diseño.
(2) La sigridad es producto de la cadencia. Además de las herramientas de diseño de chips de alto nivel, normalmente utilizamos los paquetes de software Cadence, principalmente Orcad y Allegro, así como Pspice y Sigrity. Funciones de Orcad y Allegro que todos conocemos, principalmente esquemáticos y de diseño, herramientas de simulación de circuitos Pspice, herramientas de simulación Sigrity para PCB. Sigrity es una herramienta de simulación de PCB que contiene System SI, Power SI, Power DC y otros módulos para satisfacer las necesidades de simulación de PCB de análisis de señal y potencia y necesidades de diseño y simulación. SIgrity y SIwave son muy similares en algoritmos, ambos utilizan un algoritmo híbrido que incluye FEM, método de momentos y método de línea de transmisión. Como puede ver aquí, Cadence, la empresa detrás de Sigrity, no puede manejar necesidades complejas de simulación EMF, pero es una autoridad en diseño y CAD. Y por el costo de aprendizaje, Sigrity es más fácil comenzar con más información relativa.
2. Comparación del flujo de simulación.
En la simulación de DDR, Siwave y Sigrity tienen un proceso general similar: Siwave extrae los parámetros S-de la PCB por sí mismo y luego construye los circuitos del sistema en Circuit para la simulación; Sigrity extrae los parámetros S-de la PCB mediante Power SI y luego construye los circuitos del sistema en System SI para su simulación; Sigrity extrae los parámetros S-de la PCB mediante Power SI y luego construye los circuitos del sistema en System SI para su simulación; y Sigrity construye los circuitos del sistema en SI. SIgrity, por otro lado, extrae los parámetros S-de las PCB a través de Power SI y luego construye circuitos del sistema en System SI para su simulación.
2.1 Visualización de diferencias
Una vez integrado Siwave en Circuit, la topología general del circuito queda claramente definida y la información clave se refleja casi por completo en la ventana gráfica principal.
Fig. 4, topología de simulación DDR integrada en Circuit
La ventana principal de la interfaz del sistema de Sigrity es más concisa en comparación con la necesidad del usuario de editar circuitos, lo que debe hacerse haciendo doble clic en el icono correspondiente, con más información oculta en la interfaz secundaria.
Figura 5: Topología de simulación DDR integrada en Sigrity
2.2 Diferencias en el procesamiento de resultados de simulación
Cuando se usa Siwave, el usuario debe llamar los resultados de la simulación, y en la exportación del diagrama de ojo debe configurar manualmente el tiempo de la interfaz de usuario, y en los parámetros de la unidad, la velocidad de la señal, etc. re-reeditar, los resultados originales se borrarán, si desea conservarlos, debe copiarlos manualmente, en resumen, el proceso general de operación de la parte manual es un poco más.
Fig. 6, Interfaz de resultados de simulación de circuito
Por el contrario, cuando se utiliza Sigrity, los resultados de la simulación se generan automáticamente, la presentación de resultados comunes, como diagramas de ojo, también es más automatizada y el software también puede guardar automáticamente los resultados de cada simulación cuando el usuario realiza ediciones repetitivas en los parámetros del variador, la velocidad de la señal, etc. Es decir, todo el proceso es más automático.
Figura 7: Interfaz de resultados de la simulación del sistema SI
2.3 Diferencias en el pre-procesamiento
Siwave es más completo en el preprocesamiento de modelos debido a su mayor grado de integración, lo que permite aprovechar al máximo el poder de ANSYS eDesktop, incluida la verificación del cumplimiento de los parámetros S-, la verificación del modelo IBIS, la reparación, la re-edición, etc. Personalmente, creo que es más profesional. Por eso, personalmente creo que es más profesional.
Fig. 8, procesamiento de Siwave de modelos de parámetros S-
Figura 9, procesamiento de Siwave del modelo IBIS
Figura 10, herramienta de modelado IBIS propia de Cadence
2.4 Diferencias en los tipos de códigos de conductor
Existen algunas diferencias entre Siwave y Sigrity en términos de tipos de códigos de controlador. Entre ellos, Siwave utiliza de forma predeterminada el tipo de código PRBS y cada tipo de código de red se puede configurar para que el sistema lo genere aleatoriamente.
Figura 11: Interfaz de configuración del tipo de código en Siwave
Sigrity es similar en la configuración del patrón del controlador, pero con la función adicional de detección de canal, que puede generar un patrón de controlador en el "peor de los casos" basado en las características de respuesta del canal. Este punto tiene en cuenta principalmente el efecto SSN de PDN; según el artículo de Larry Smith (experto en jefe de PI de Qualcomm), el sistema en una unidad de tipo de código particular puede activarse para provocar que el sistema bloquee la sobretensión, y este fenómeno se define como una onda rebelde. Desde este punto de vista, el PEOR CASO es una forma más conveniente de probar la robustez del sistema DDR.
Figura 12, Herramienta de generación de código Sigrity
3. Comparación de resultados
La velocidad de la señal se establece en 4,266 Gbps y los resultados se obtienen mediante simulación respectivamente.
3.1 Operación de lectura
Se puede ver que los resultados de las dos herramientas en la operación de lectura son básicamente los mismos, hay algunas diferencias en los detalles de la forma de onda, como la altura del ojo de la forma de onda Sigrity es ligeramente menor que los resultados de Siwave. Personalmente, supongo que la razón principal es que existen algunas diferencias entre las dos herramientas en el procesamiento de datos del modelo IBIS. (¿Por qué no la diferencia en los resultados del parámetro S-? El motivo es el siguiente).
Figura 13, Comparación de resultados de Byte0
Figura 14, Comparación de resultados de Byte1
Figura 15, Comparación de resultados de Byte2
Figura 16, Comparación de resultados de Byte3
3.2 Operación de escritura
En los resultados de la operación de escritura, hay una gran diferencia entre los dos: Siwave logra resultados significativamente mejores que Sigrity, que tiene una consistencia de amplitud de alto nivel muy pobre, lo que resulta en un "párpado" significativamente más grueso que los resultados de Siwave.
Figura 17, Comparación de resultados de Byte0
Figura 18, Comparación de resultados de Byte1
Figura 19, Comparación de resultados de Byte2
Figura 20, Comparación de resultados de Byte3
4. Procesamiento del modelo.
4.1 modelo IBIS
Según una publicación de blog de Wei-hsing Huang (consultor principal de SPISim USA, posteriormente adquirida por ANSYS), existe un límite de frecuencia superior para el uso del modelo IBIS, más allá del cual el buffer no tendrá tiempo suficiente para completar las transiciones entre subida, bajada o ambas. Esta situación puede provocar discontinuidades, fallos o incluso falta de-convergencia en el proceso de simulación. Definimos este fenómeno como Overclocking.
El overclocking existe en el modelo de MCU proporcionado por el sitio web de NXP. Al abrir la forma de onda del controlador DDR, podemos ver que la longitud de su flanco ascendente ha alcanzado los 10 ns, lo que ha superado seriamente el ancho mínimo del código de 4,266 Gbps.
Siwave ha integrado la función de preprocesamiento del modelo IBIS en su interior para maximizar el recorte de la porción del ancho de la forma de onda para cumplir con los requisitos de frecuencia más altos. Como se puede ver en la figura siguiente, el ancho del borde ascendente de la forma de onda optimizada se reduce a menos de 800 ps.
La funcionalidad de verificación del modelo IBIS también está incluida en Sigrity y verificará el cumplimiento. Sin embargo, se limita únicamente a comprobar y no encuentra piezas que estén más optimizadas para el procesamiento. Es por este motivo que existe una gran diferencia en los resultados entre ambos en modo escritura.
Figura 23, función de verificación del modelo IBIS en Sigrity
4.2 Modelo de parámetros S-
Al usar Sigrity, se encontró que su Power Si en la generación del modelo de parámetros S-no hay una-convergencia de la situación, los resultados de las dos simulaciones juntas para comparar, se puede ver que una de las veces hay una situación obvia de No-Pasividad. El autor no está seguro de por qué ocurre esta situación y espero que los profesores que lo sepan puedan responder esta consulta.
Fig. 24, Comparación de parámetros S-obtenidos de dos simulaciones de PowerSI
5. Generación de informes
Para resultados de simulación DDR complejos, es una tarea tediosa verificar el cumplimiento de los documentos estándar JEDEC uno por uno. Siwave y Sigrity, como software comercial maduro, tienen funciones completas de generación de informes. La función integrada-de generación de informes simplifica enormemente esta parte del trabajo al verificar automáticamente los resultados de la simulación y generar un informe de cumplimiento.
Por el contrario, la función de generación de informes de Siwave es más engorrosa: los usuarios deben ir a la redefinición de la señal de resultado para obtener el informe de simulación correspondiente. Al mismo tiempo, el informe de simulación de Siwave carece de información clave, como información de apilamiento, información del condensador de desacoplamiento, configuración del controlador del modelo y el formato de la página web del documento de resultados no se puede volver a abrir-para ver la forma de onda.
Figura 25, Informe de cumplimiento de Siwave (captura de pantalla parcial)
Figura 26, Informe de cumplimiento de Siwave (captura de pantalla parcial)
La generación de informes de Sigrity es relativamente fácil y conveniente. Los usuarios no necesitan redefinir la relación entre señales, solo necesitan unos pocos pasos simples para obtener un archivo de resultados completo con formas de onda de señal. Esto es muy fácil de usar-en comparación con Siwave.
Figura 27, Informe de cumplimiento de Sigrity (captura de pantalla parcial)
Figura 28, Informe de cumplimiento de Sigrity (captura de pantalla parcial)
6. Resumen
A partir de una simple comparación-por-lado, podemos ver que las principales herramientas comerciales de simulación SI pueden satisfacer la mayoría de las necesidades de simulación. Sin embargo, en esta etapa nadie puede ser perfecto. Para utilizar plenamente el valor de SI en el proceso de desarrollo de productos, los usuarios deben superar las deficiencias del software.