该模型用于进行Hspice仿真,得到的谐振频率为1.2GHz,仿真结果表明:通过在电源/接地平面考虑介质损耗问题,能够极大地降低谐振振幅,有助于电源/接地平面的频域响应以达到目标阻抗的要求。由于多数高速串行数据都是采用差分传输方式,该电源/接地平面专用于2.5Gbps差分信号的传输。理想情况下,差分元件因具有差分特性而不吸取瞬态电流。因此,实际上目标阻抗可以更高一些,通过减少不必要的PCB层数,还可以避免超指标要求进行设计。

b. 采用Hspice评估元件并进行高频分析

尽管IBIS模型广泛用于板级仿真,在新元件评估中,基于晶体管驱动器/接收器模型的分析仍然至关重要。随着IC制造商越来越多地以Hspice加密形式提供基于晶体管的模型,Hspice逐渐成为元件评估的唯一工具。这样的仿真应该包括加载/卸载封装效应、以及器件不同类型和长度的驱动传输线。为此,需要制造商合作提供正确的模型并根据实际元件的情况修改模型。确定了元件之后,就可以根据最终Hspice模型和功能指标创建和验证IBIS模型。在更高的信号速率,例如10-12.5Gbps,行为模型不再有效,对于工作在该频段的器件,试图创建IBIS模型是没有意义的。

仿真工具集成流程

根据上述研究和SI设计指南,我们成功地设计了收发速率达到12.5Gbps的电路板,该板向40Gbps器件传送2.5Gbps速率的数据。前面已经详细讨论了怎样利用CAD工具解决不同的设计问题,然而,设计工程师通常忽视的一个问题是:在高速设计过程中,面对众多的EDA工具何时选用何种工具?因此,设计过程中,应该按照下列标准的流程来集成仿真工具:

采用Hspice和SpecctraQuest开发SI模型;

采用Maxwell和SpecctraQuest开发电路板的分层策略、各层参数和布线模型;

采用Hspice进行去耦电容电源平面分析;

采用SpecctraQuest进行底层规划、版图指标确定、预布线分析和布线后验证。

为了高效地执行这个流程,硬件设计工程师和设计管理人员必须掌握SI和EMI的基础知识。

发展趋势

目前,在EDA工具领域,除了针对特殊产品的专用信号完整性设计工具之外,采用集成手段以满足高速PCB设计行业对EDA工具的迫切需求已经成为提升设计行业技术水平的一个重要发展趋势,这表现在以下几个方面:

高速设计的疆界已经由过去的通信产品扩展到移动电话、数码影像之类的消费电子产品。EDA工具供应商逐步认识到,他们所提供的工具解决方案必须速度更快,必须能够解决更复杂的设计问题,必须高度集成以解决PCB设计行业面临的全方位挑战,从而缩短复杂高速电路板设计的周期。