使用芯禾Expert系列軟件實(shí)現高速鏈路仿真

　　在Snp Expert中繪制出各類(lèi)曲線(xiàn)后，可以參照圖20所示的方法調出Compliance Configuration界面，在仿真曲線(xiàn)上添加各類(lèi)國際標準的Spec紅線(xiàn)。圖20中在仿真得到的插損曲線(xiàn)上添加了100GBASE-KR4損耗標準紅線(xiàn)，設計者就很容易看到當前的設計是否會(huì )超出規范的要求。

　　圖20 為仿真曲線(xiàn)添加標準紅線(xiàn)

　　圖21 通道串擾計算步驟1

　　除了添加標準紅線(xiàn)之外，根據導入的S參數文件還可以進(jìn)行近端串擾、遠端串擾、ICR等數據的計算。在Channel菜單下選中Xtalk命令，會(huì )彈出圖21所示的通道串擾計算界面。對于導入的S參數中包含的所有通路，軟件自動(dòng)給出這些通路對應的所有串擾源。用戶(hù)只需要跟隨向導點(diǎn)擊Next按鈕，在圖22界面中選擇需要計算的項目，然后點(diǎn)擊Plot按鈕，就可以立即得到各類(lèi)串擾曲線(xiàn)。

　　圖22 通道串擾計算步驟2

　　Snp Expert中還包括了USB Type-C各類(lèi)參數計算、IEEE802.3BJ中COM指標計算等多種功能，限于篇幅，在本文中不再一一介紹。這些計算功能的原理可能較為復雜，但Snp Expert已經(jīng)集成了這些功能，用戶(hù)只需要根據軟件界面上的提示進(jìn)行鼠標操作，即可很方便地得到相關(guān)的數據和曲線(xiàn)。

　　三、高速鏈路的后仿真

　　在完成PCB設計之后，通常還需要對高速鏈路進(jìn)行后仿真分析，確保實(shí)際設計結果與前仿真的預期一致。對于后仿真過(guò)程，重點(diǎn)在于對PCB上的實(shí)際布線(xiàn)拓撲進(jìn)行提取和仿真。整體鏈路的仿真和仿真數據的后處理過(guò)程則與前仿真階段完全一致。

　　由于實(shí)際PCB結構復雜，包含的數據量較多。因此，如何快速、準確地從實(shí)際PCB上提取仿真人員需要的走線(xiàn)拓撲，極為考驗EDA工具的能力。Via Expert除了能夠根據Template建模之外，還為用戶(hù)提供了直接從PCB上提取走線(xiàn)拓撲的功能。

　　在圖3界面中選擇Model With Layout命令，就會(huì )彈出圖23所示的PCB文件導入界面。用戶(hù)選擇需導入的PCB文件后，Via Expert會(huì )解析文件，將PCB中所有的信號網(wǎng)絡(luò )列在圖23的左側，將能夠識別到的電源網(wǎng)絡(luò )列在圖23的右側。用戶(hù)從左側篩選出需要分析的網(wǎng)絡(luò )，將其移到右側列表中，然后點(diǎn)擊OK按鈕。Via Expert經(jīng)過(guò)進(jìn)一步解析之后，會(huì )彈出圖24所示的Cut View界面。在Cut View界面上，用戶(hù)可以根據實(shí)際走線(xiàn)形狀進(jìn)行切割，將所需

　　圖23 Via Expert中PCB導入界面

　　圖24 Cut View界面中截取網(wǎng)絡(luò )實(shí)際走線(xiàn)

　　要的走線(xiàn)、信號孔保留下來(lái)，去除不必要的成分，得到圖25所示的實(shí)際走線(xiàn)拓撲的三維模型。在提取的實(shí)際走線(xiàn)拓撲兩端的信號孔或Pad上加上端口，設置好仿真頻段，就可以在Via Expert中進(jìn)行仿真，最終得到實(shí)際走線(xiàn)拓撲的S參數。

　　經(jīng)過(guò)多個(gè)版本的迭代之后，當前的Via Expert軟件不僅可以從PCB上提取各種復雜的走線(xiàn)、孔和反焊盤(pán)結構，而且對大規模單板的解析效率也較高。通過(guò)Via Expert的這一功能，用戶(hù)可以分別將單板、背板上的走線(xiàn)拓撲提取出來(lái)，仿真得到各自的S參數，然后在Channel Expert中仿真整個(gè)通道的性能。

　　圖25 從PCB上提取的實(shí)際走線(xiàn)拓撲

　　四、總結

　　芯禾的Expert系列軟件各自均具有強大的功能，互相配合使用，能夠實(shí)現高速鏈路的各類(lèi)仿真。Via Expert可以方便地建出PCB上的各類(lèi)模型，或者直接從PCB上提取需要的模型，經(jīng)過(guò)仿真后得到模型的S參數。Channel Expert可以對各類(lèi)通道拓撲進(jìn)行自動(dòng)或手動(dòng)的搭建，即具有靈活性，也能夠提高通道搭建的效率。Snp Expert則是目前業(yè)界最好的S參數處理軟件，不僅能夠根據導入的S參數快速生成各類(lèi)曲線(xiàn)，還集成了大量國際規范標準，便于仿真人員判斷仿真結果的可用性。

　　最為難得的是芯禾是一家研發(fā)完全在國內的EDA公司，相比于EDA領(lǐng)域的國際大廠(chǎng)，芯禾能夠更迅速地響應國內各類(lèi)廠(chǎng)家在高速信號仿真領(lǐng)域的需求。從2013年首次使用芯禾的軟件到現在，筆者切切實(shí)實(shí)地感受到了芯禾Expert系列軟件的巨大進(jìn)步。這種進(jìn)步反過(guò)來(lái)又幫助了高速信號的仿真人員，不僅提高了仿真效率，更使得仿真人員能夠將精力集中在系統設計和優(yōu)化方面，而不是為各種建模而傷透腦筋。

　　隨著(zhù)以太網(wǎng)設備端口容量從100GbE向著(zhù)400GbE、甚至1TbE演進(jìn)，人們對高效、好用的EDA仿真工具提出了更多的需求。期待芯禾開(kāi)發(fā)的EDA軟件功能更加強大，在高速設計領(lǐng)域獨領(lǐng)風(fēng)騷。