一博技術(shù)研討會(huì )談高速設計熱點(diǎn)問(wèn)題

芯片工藝的提升、供電電壓不斷降低、設計周期越來(lái)越短、成本要求日益嚴苛以及新技術(shù)的層出不窮，給高速電路設計帶來(lái)了嚴峻的挑戰。一博科技（EDADOC）公司舉辦的“高速電路設計的挑戰及仿真解決方案”研討會(huì )和大家共同探討了信號完整性（SI）和電源完整性（PI）等高速電路設計的發(fā)展趨勢，一博專(zhuān)家就“高速電路的時(shí)序問(wèn)題”、“高速串行總線(xiàn)的設計與仿真”、“DDR3設計與仿真”、“電源完整性仿真”等議題進(jìn)行了精彩的專(zhuān)題演講。

圖1：一博技術(shù)研討會(huì )專(zhuān)題演講

在高速電路的設計中，計算和仿真非常重要。反射、串擾、過(guò)沖和單調性等普通的SI問(wèn)題需要解決驅動(dòng)問(wèn)題、端接電阻或串接阻尼電阻計算、PCB疊層結構和特性阻抗計算以及走線(xiàn)拓撲結構分析等問(wèn)題；時(shí)序設計需要保證PCB符合芯片工作要求的時(shí)序；微波段傳輸設計需要解決傳輸鏈路上因走線(xiàn)、過(guò)孔和材料等引起的微波領(lǐng)域問(wèn)題。

一博SI部門(mén)經(jīng)理吳均（Bruce）談道，SI設計人員需要對方案進(jìn)行前、后期的仿真分析：前期仿真需要考慮布線(xiàn)參數的掃描仿真、匹配/拓撲求解掃描、靜態(tài)時(shí)序分析和傳輸鏈路優(yōu)化；后期仿真則需要生成串擾的詳細報告，進(jìn)行全面的時(shí)序分析、綜合仿真報告以及設計達標驗證。在規則驅動(dòng)設計方面，設計人員需要對電氣規則、物理/間距規則、匹配和拓撲進(jìn)行實(shí)時(shí)的設計規則檢查 （DRC）監控。在設計后期，大家還需要對電路進(jìn)行測試驗證。

針對反射、串擾等常規的SI問(wèn)題，設計人員需要針對關(guān)心的網(wǎng)絡(luò )進(jìn)行仿真和分析信號質(zhì)量，測量過(guò)沖、下沖和信號的單調性，輸出詳細的方針報告，制定問(wèn)題的解決方案。此外，通過(guò)生成精確的多負載結構仿真波形，根據仿真結果進(jìn)行拓撲結構的優(yōu)化，可以解決多負載結構的驅動(dòng)能力問(wèn)題。

時(shí)序關(guān)系是同步系統正常工作的關(guān)鍵，考慮時(shí)序問(wèn)題時(shí)需要區分不同的時(shí)鐘系統。時(shí)序約束無(wú)處不在，不合理的等長(cháng)要求不僅對時(shí)序毫無(wú)幫助，甚至還會(huì )帶來(lái)負面作用。通過(guò)精確的時(shí)序仿真，可以得到正確的設計約束規則，從而降低設計成本，節約調試時(shí)間，加快產(chǎn)品的上市。

最近流行的DDR3內存技術(shù)采用了“Fly-by”拓撲結構。這種拓撲提升了信號質(zhì)量，支持更高的速率，同時(shí)也使布線(xiàn)變得更加容易。但是，Fly-by拓撲結構也存在著(zhù)各DRAM到控制器的時(shí)序不一致（通過(guò)讀寫(xiě)平衡來(lái)進(jìn)行調節）的缺點(diǎn)。針對DDR3，吳均對數據選擇脈沖（DQS）信號、地址/命令/控制信號的常規布線(xiàn)要求進(jìn)行了詳盡的說(shuō)明，例如：線(xiàn)長(cháng)、線(xiàn)寬、地參考內層、菊花鏈走線(xiàn)等等；同時(shí)，他也對DDR3布線(xiàn)容性負載的補償進(jìn)行了總結。

圖2：?jiǎn)?wèn)答和茶歇環(huán)節專(zhuān)家答疑

在現在的高速電路板中，低電壓大電流是設計的發(fā)展趨勢——電源的波動(dòng)和噪聲容忍度越來(lái)越低。一博公司專(zhuān)家周紅偉指出，電源完整性的仿真需要定位電流密度最大點(diǎn)和溫度最高點(diǎn)，指導疊層設計和電源平面的分割，優(yōu)化退耦電容的選擇和放置，快速檢查電源系統的頻域響應，以及準確驗證電源系統的時(shí)域特性。如果不考慮直流問(wèn)題，那么一旦某些區域電流密度太大，則將引起局部溫度持續升高甚至燒毀；一旦直流壓降超標，板上期間將由于電源的過(guò)壓或欠壓而無(wú)法正常工作；一旦I/O網(wǎng)絡(luò )上的電阻過(guò)大，將有可能導致有用信號的嚴重衰減。充分考慮直流壓降可以給交流噪聲留下更多的余量。

圖3：一博產(chǎn)品展示及抽獎環(huán)節獲獎?wù)吆嫌?/p>

此外，在茶歇和問(wèn)答環(huán)節，與會(huì )專(zhuān)家踴躍參與，積極向一博技術(shù)專(zhuān)家提問(wèn)并展開(kāi)了交流。各參會(huì )嘉賓紛紛對會(huì )議給與了高度評價(jià)，并提出了自己的想法與建議。在相互的溝通交流中，大家對一博有了更深的認識，對作為高速PCB設計公司的一博科技在高速設計方面的進(jìn)展留下了深刻的印象，同時(shí)也對一博從高速設計、SI仿真到制板、焊接加工的一條龍服務(wù)有了更新的認識。大家希望一博能夠每年定期舉辦類(lèi)似的盛會(huì )，為行業(yè)內專(zhuān)家提供一個(gè)固定的交流平臺。