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      數(shù)據(jù)中心黃金CP，讓數(shù)據(jù)傳輸速度拉滿

      新思科技 ? 來(lái)源：未知 ? 2023-03-11 06:15 ? 次閱讀

      數(shù)據(jù)量在不斷增加，人們對(duì)速度的需求也越來(lái)越高，芯片如今要處理的工作量也是以前無(wú)法想象的。目前，在先進(jìn)的通信系統(tǒng)中，比如汽車在線升級(jí)（OTA）、語(yǔ)音控制的智能電子產(chǎn)品、天氣監(jiān)測(cè)或是疫情追蹤等領(lǐng)域，它們的系統(tǒng)組件被要求必須要保持高效且高速的數(shù)據(jù)傳輸，這樣負(fù)責(zé)存儲(chǔ)和處理大量數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)中心才能夠及時(shí)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理并生成可靠見解。 那么確保高質(zhì)量數(shù)據(jù)傳輸?shù)年P(guān)鍵到底是什么？ 是信號(hào)完整性（SI）和電源完整性（PI）。本文將詳細(xì)介紹高速設(shè)計(jì)的需求、SI和PI的作用，以及確保有效SI和PI解決方案的三個(gè)關(guān)鍵要求。

      SI和PI為何越來(lái)越難滿足？

      信號(hào)完整性是指發(fā)送的信號(hào)能夠以正確的樣式呈現(xiàn)在接收器端，而電源完整性則是指驅(qū)動(dòng)器和接收器中有足夠的電流來(lái)發(fā)送和接收信號(hào)。保持?jǐn)?shù)據(jù)和電源“干凈”，同時(shí)最大限度地減少串?dāng)_、噪聲、抖動(dòng)和符號(hào)間干擾（ISI），能有助于保證電路正確運(yùn)行。 在高性能系統(tǒng)（包括基于多晶粒架構(gòu)的系統(tǒng)）中，封裝、基板、PCB和背板之間的互連都需要進(jìn)行信號(hào)和電源完整性質(zhì)量評(píng)估，否則會(huì)有發(fā)生故障的風(fēng)險(xiǎn)。理想情況下，可以通過(guò)流片前的分析來(lái)檢測(cè)出所有問(wèn)題。但在設(shè)計(jì)芯片的實(shí)際項(xiàng)目中，如果等到點(diǎn)亮階段才發(fā)現(xiàn)SI和PI問(wèn)題，就為時(shí)已晚了。 如今數(shù)據(jù)速率越來(lái)越快，協(xié)議也越來(lái)越復(fù)雜，這使得符合SI和PI的設(shè)計(jì)要求也變得更為困難。以DDR存儲(chǔ)器為例，每一代產(chǎn)品的數(shù)據(jù)傳輸速率都在不斷提高，隨之出現(xiàn)了更新更復(fù)雜的均衡測(cè)量方法。DDR5就要求提供測(cè)試抖動(dòng)靈敏度、電壓靈敏度、壓力眼圖測(cè)試和環(huán)回輸出時(shí)序等參數(shù)，以符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。 要克服這些挑戰(zhàn)，就需要更智能、更自動(dòng)化的芯片設(shè)計(jì)工具以及信號(hào)和電源完整性分析工具。例如，開發(fā)者可以使用信號(hào)和電源完整性工具來(lái)在早期仿真階段發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)設(shè)計(jì)問(wèn)題，從而將因SI和PI不足導(dǎo)致芯片缺陷的風(fēng)險(xiǎn)降至最低。

      有效SI和PI解決方案的

      三個(gè)關(guān)鍵要求

      信號(hào)和電源完整性EDA解決方案有助于確保準(zhǔn)確而完整地高速傳輸數(shù)據(jù)。在芯片開發(fā)者測(cè)試高速接口I/O時(shí)，或是PCB開發(fā)者在評(píng)估PCB上的通道能否既能保持?jǐn)?shù)據(jù)完整又能高效傳輸數(shù)據(jù)時(shí)，這類解決方案都非常重要。在這兩類情況下，開發(fā)者都必須在確保信號(hào)質(zhì)量的同時(shí)，還要在仿真期間解決數(shù)據(jù)速率提高而導(dǎo)致信號(hào)衰減引發(fā)的潛在問(wèn)題。這些潛在問(wèn)題可能包括：

      • 因靠近相鄰線路而導(dǎo)致的串?dāng)_和ISI

      • 因阻抗失配、占空比失真和非線性緩沖器引起的抖動(dòng)而導(dǎo)致的反射和反饋

      • 電源不理想而導(dǎo)致的電壓的電平反彈，進(jìn)而在系統(tǒng)中產(chǎn)生的噪聲和抖動(dòng)

      信號(hào)和電源完整性解決方案要如何加快實(shí)現(xiàn)信號(hào)和電源完整性合規(guī)？在評(píng)估選項(xiàng)時(shí)，需要考慮以下三個(gè)要素：
      • 該解決方案應(yīng)提供一套完整的端到端SI和PI流程，以及具有硅精度的黃金仿真器，用于全面分析。
      • 端到端流程應(yīng)包括用于查看、探測(cè)和處理大量SI和PI仿真數(shù)據(jù)的分析環(huán)境。
      • 此外，該解決方案還應(yīng)擴(kuò)展到日益普及的2.5D和3D多晶粒系統(tǒng)。
      為應(yīng)對(duì)高速設(shè)計(jì)中的SI和PI合規(guī)性挑戰(zhàn)，新思科技通過(guò)PrimeSim電路仿真系列提供了緊密集成的解決方案。新思科技的PrimeSim HSPICE仿真器作為業(yè)界精確電路仿真的黃金標(biāo)準(zhǔn)，可對(duì)信號(hào)和電源完整性進(jìn)行協(xié)同評(píng)估。它可以準(zhǔn)確地進(jìn)行超低誤碼率測(cè)量，這對(duì)合規(guī)性至關(guān)重要。 該解決方案可以對(duì)噪聲和抖動(dòng)等非理想影響進(jìn)行建模，計(jì)算時(shí)序預(yù)算中電源引起的抖動(dòng)，從電源中提取與輸入數(shù)據(jù)無(wú)關(guān)的周期性噪聲，并加入各種抖動(dòng)。 新思科技的PrimeSim SPICE電路仿真器提供了一個(gè)GPU加速的大容量引擎，用于仿真具有布局后寄生效應(yīng)的大規(guī)模系統(tǒng)，從而在全晶體管層面實(shí)現(xiàn)高效的最終驗(yàn)證。整套PrimeSim解決方案還集成了新思科技的PrimeWave設(shè)計(jì)環(huán)境，后者可以為仿真設(shè)置和分析提供靈活而全面的支持。 雖說(shuō)確保高速設(shè)計(jì)中的信號(hào)和電源完整性頗具挑戰(zhàn)性，但如果有合適的EDA設(shè)計(jì)和分析工具，設(shè)計(jì)并生產(chǎn)符合標(biāo)準(zhǔn)的高性能芯片就不會(huì)那么費(fèi)力了。


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