2022 SPB 17.4 版本更新 I Sigrity SystemPI 允许自定义搭建链路进行系统级PDN和电源纹波分析

随着现代高速信号的速率越来越快,信号边沿越来越陡,芯片的供电电压进一步降低,时钟频率和数据读取速率的增加需要消耗更多的电能。在进行电子系统信号完整性分析研究的同时,如何提供稳定可靠的电源给电子系统也已成为重点研究方向之一。

Sigrity SystemPI 是一款系统级的电源完整性仿真工具,能提供直流电压降分析和电源时域噪声与电源PDN 阻抗分析,同时也能支持电源完整性分析的流程定制。Sigrity SystemPI 主要应用于直流和交流电源完整性问题中,能为IC 封装、互连电缆、PCB、连接器等系统互连电源完整性问题提供解决方法。帮助工程师在不增加项目额外成本,不影响项目进度的前提下,实现项目的设计改进与性能提升。

四大功能优势如下:

#1 Sigrity SystemPI 中建立了通用拓扑和标准接口,允许其与 Cadence Celsius Thermal Solver 集成 Sigrity Advanced PTI 从通用拓扑互连环境中执行自动分析并且同步到电源完整性分析中去

高度灵活的拓扑环境能够支持从发送电压源到接收电流源的所有组件的电源完整性分析及电热混合仿真分析。拓扑接口的灵活性允许进行早期分析,和执行假设分析,帮助推动跨多结构电源分配网络 PDN 的性能规范分析。随着设计工作的进行,可以交换替代提取的 PDN 模型,以拓展出设计中的更多细节。

#2 允许使用从 Sigrity PowerSI 和 Cadence Clarity 3D Solver 中提取 Z 参数模型用于 PDN 分析,也能够兼容其他互连建模工具及 3D 求解器的 Z 参数建模结果,能够支持 Cadence Voltus 创建的仿真模型,进而支持实现 IC 芯片的电源完整性解决方案。

#3 通过模块化的设计思路,Sigrity SystemPI 可以快速搭建出电源完整性仿真的原理图模块电路,可视化仿真和模拟整个 PDN,包括 VRM、PCB、封装、连接器及 S 参数模型,提供一站式 PDN 分析结果。

#4 在同一环境中进行 IR 直流电压降分析、电压纹波噪声分析、电源 PDN 阻抗分析。

Sigrity SystemPI系统电源仿真亮点——2# 允许自定义搭建链路进行系统级PDN和电源纹波分析

接下来使用一个实例来讲解使用 Sigrty SystemPI 搭建链路进行系统级 PDN 和电源纹波分析的方法。

1实例讲解 · 图文版

1、首先,选择 PDN Impedance and Power Ripple Analysis 进入PDN 和电源纹波分析模式,选择 blank Topology 空白拓扑,ac_multi_IC 内置的交流多路分析模板,ac_single_IC 内置的交流单路分析模板。

2、Component Model Setup 设置元件模型配置,Manage Libraries 用来配置和管理模型的库,允许支持对本地项目库的设置和编辑管理,也允许调用 AMM 外部系统库。能导入 AMM 外部库,导入库的清单,打开和管理分析库文件等。

3、 Launch Analysis Model Manager 用来启动元件的模型管理器,在模型管理器窗口中,能够对项目库和外部的库文件进行查阅、编辑、删除、修改等管理。并且可以分析模型库中元件的参数,包括电容、电阻,电感、VRM、连接器、封装、SPICE模型等。

4、使用 Block 模块可以搭建仿真的互连链路,也可以按照需要仿真的互连来搭建仿真模块原理图。

5、选项 SnP 的 Block 在属性里面可导入 S参数。设置端口后导入的 S参数 就会以 Block 模块的方式显示出来,S参数的端口会按照设置好的方式进行排列。

6、选项 SnP 的 Block 在属性里面可以导入 PCB 的参数。

7、选项 SnP 的 Block 在属性里面可导入 PCB 的参数。可以显示 PCB 电源网络 Z 阻抗曲线,可以对阻抗进行检查和参数分析。

8、选项 SnP 的 Block 在属性里面也可以带入封装 PKG 的参数。显示封装电源网络 Z 阻抗曲线,可以对阻抗进行检查和参数分析。

9、添加电压源 VRM 模型,VRM 电压源模型支持对名称、电源的 PIN 网络名称、PIN 的数量、PIN 寄生电阻进行修改。Ground Net 是 GND 网络,支持 GND 网络名称修改、GND 的 PIN 数量、GND PIN的名称、寄生电阻进行设置修改。点击端口可以拉出连接线关联到 SnP 与 S 参数形成互连链路。

10、添加 IC 模型,摆放 IC 模型到合适的位置后点击端口可以拉出连接线关联到 SnP 与 S参数 形成互连链路。

11、IC模型类型支持 Capacitor, Capacitor-Resistor in series、Capacitor-resitor in series and a parallel resistor、One-port S-parameter、Two-terminal SPICE model。

12、IC 模型支持修改,Die Model Editor 芯片 DIE 模型设置及编辑,可以按照模型的参数配置,配置完成后生成的 IC模型,并使用到仿真中。

13、新版本中支持 IC DIE 模型的设置,对 IC 芯片的模型设置进行了加强,能够支持对 IC 芯片的模型进行建模曲线的设置及生成操作,允许按照设置的条件来生成 IC 芯片的电流模型。

14、能够支持高斯函数曲线对 IC 芯片的进行建模设置,通过定义高斯参数可以生成曲线电流模型,用来模拟多样的 IC 电流变化情况。

15、能够支持 PWL 函数曲线对 IC 芯片的进行建模设置,通过定义 PWL 函数曲线可以生成曲线电流模型,用来模拟多样的 IC 电流变化情况。

16、能够支持 Pulse 激励函数曲线对 IC 芯片的进行建模设置,通过定义 Pulse 函数曲线可以生成曲线电流模型,用来模拟多样的 IC 电流变化情况。

17、能够支持正弦激励函数曲线对 IC 芯片的进行建模设置,通过定义正弦函数曲线可以生成曲线电流模型,用来模拟多样的 IC 电流变化情况。

18、能够支持随机函数曲线对 IC 芯片的进行建模设置,通过定义随机函数曲线可以生成曲线电流模型,用来模拟多样的 IC 电流变化情况。

19、生成 IC 芯片的模型文件可以支持进行建模保存成 TXT 文件。

20、新的 IC 芯片的模型后的 IC 模型结果显示,通过设置建立出新的 IC 电流模型。

21、设置器件的目标阻抗,选择 Derive Target Impedance 可以进行 IC 芯片的目标阻抗的设置。不同的 IC 芯片可以设置成不同的目标阻抗。

22、IC 芯片设置目标阻抗,关键参数设置峰峰纹波噪声,最大的电源纹波、电阻、开始频率、截至频率、等参数设置。不同的 IC 芯片可以设置成不同的目标阻抗。

23、Set Analysis Options 用来设置分析的可选项,Circuit Simulation 引擎使用 SPDSIM。

24、Simulation Setup 用来配置仿真参数,关键参数设置峰峰纹波噪声,最大的电源纹波、电阻、开始频率、截至频率、等参数显示为已经设置完成的参数。Time Step 设置仿真时间步长,Time Stop 设置仿真结束时间。在需要进行仿真的 IC 芯片上打勾表示参与本次仿真。

25、Terminate Unconnected Pins 端接未使用的 PIN 的模设置,未使用的电源 PIN 的设置,Ground PIN 的设置。

26、Start Impedance Analysis 执行仿真以后,可以得到 PDN 阻抗仿真结果。

27、Start Power Ripple Analysis 执行仿真,可以得到源纹波噪声仿真结果。

28、在需要进行仿真的 IC 芯片上打勾,对 IC 芯片的噪声进行仿真,完成后可以得到电源纹波噪声仿真结果。

29、Sweep Manager 扫描管理器中可以支持对仿真电路的参数进行扫描,支持对 Analysis Options 分析参数设置,Spice Models 元件 spice 模型,What-If Decaps 假设电容优化。可以支持单一或者多参数进行扫描。

30、Sweep Manager 扫描管理器仿真执行完成以后,可以得到扫描参数的扫描结果。

31、Sweep Manager 扫描管理器仿真执行完成以后,可以查看到扫描仿真得到的结果。

32、Sweep Manager 扫描管理器仿真执行完成以后可以查看到扫描仿真得到的结果,多参数扫描结果可以分别查看或者集中结果显示。

Sigrity SystemPI 软件中自定义搭建链路进行电源PDN 阻抗分析和交流电压纹波分析,已经都讲解完成啦,请大家快在自己的软件里面尝试下吧~