Heracles工具中的混合求解器技術(shù)詳解

由于高速傳輸?shù)臄?shù)據(jù)速率和緊密耦合布線，高速PCB設(shè)計(jì)的串?dāng)_分析變得越來(lái)越重要。傳統(tǒng)的基于路的分析已不能滿足精度要求，需要三維全波電磁求解器來(lái)模擬與PCB結(jié)構(gòu)和頻率相關(guān)的效應(yīng)。本文介紹了一種兼具速度和精度的新型混合求解器技術(shù)，同時(shí)開(kāi)發(fā)了通過(guò)S參數(shù)后處理用于量化串?dāng)_水平的串?dāng)_度量的技術(shù)。結(jié)合這兩種技術(shù)，工程師可以僅在數(shù)小時(shí)內(nèi)就能按計(jì)劃實(shí)現(xiàn)全板串?dāng)_分析，從而顯著縮短layout后的檢查時(shí)間并確保及時(shí)簽核。

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簡(jiǎn)介

串?dāng)_存在于高速PCB中的不同區(qū)域。導(dǎo)致串?dāng)_的一個(gè)重要來(lái)源是連接器和封裝下的引腳通孔區(qū)域和扇出區(qū)域。在本文中，我們將用Heracles工具來(lái)進(jìn)行快速全板串?dāng)_掃描，以實(shí)現(xiàn)信號(hào)完整性和高速PCB設(shè)計(jì)的簽核。Heracles提供的混合全波EM求解器具有與傳統(tǒng)3D求解器相同的精度，但運(yùn)行速度提高了一個(gè)數(shù)量級(jí)。

圖 1 Heracles 流程

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混合電磁場(chǎng)求解器

Heracles集成了一套新的基于區(qū)域分解的混合算法，與傳統(tǒng)的3D求解器相比，它在保持3D仿真精度的同時(shí)能顯著提高速度。首先，3D PCB結(jié)構(gòu)會(huì)被分解為多個(gè)層，其中具有純via的層可以使用via求解器快速求解，而具有via和trace的層則通過(guò)3D FEM求解器來(lái)解決。

圖2 Hybrid 電磁場(chǎng)求解器

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針對(duì)串?dāng)_的ICN/TDT

在頻域中，ICN（累積串?dāng)_噪聲）一般被用于量化串?dāng)_水平，它表示串?dāng)_作為頻域中串?dāng)_噪聲相對(duì)于被傳輸信號(hào)的功率譜的加權(quán)和。 在時(shí)域中，NEXT和FEXT串?dāng)_可以通過(guò)其頻域?qū)?yīng)的傅里葉變換獲得。測(cè)量峰值能表示相應(yīng)干擾源的串?dāng)_水平。所有干擾源的串?dāng)_噪聲總和就是時(shí)域中的串?dāng)_量化。

圖3 單擾 ICN 與 TDT

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全板串?dāng)_檢查

在芯禾科技Heracles工具中，設(shè)計(jì)人員可以輕松選擇協(xié)議中定義的網(wǎng)絡(luò)匹配規(guī)則的串?dāng)_掃描區(qū)域。在串?dāng)_矩陣中，使用了3種顏色來(lái)突出顯示串?dāng)_級(jí)別（pass/warning/alert）。 串?dāng)_矩陣允許設(shè)計(jì)人員在Allegro工具中定位串?dāng)_熱點(diǎn)，并返回EM仿真模型。

圖4 EM 仿真模型

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結(jié)論

本文介紹了Heracles工具中的混合求解器技術(shù)。與傳統(tǒng)的3D求解器相比，它可以在保持3D仿真精度的同時(shí)顯著提高速度。設(shè)計(jì)人員使用Heracles工具，能夠在幾個(gè)小時(shí)內(nèi)實(shí)現(xiàn)完整的全電路板串?dāng)_分析，從而顯著縮短layout后的檢查時(shí)間并確保及時(shí)簽核。

圖5 仿真結(jié)果