仿真軟件實操比較

說到SI信號完整性，很多人的第一反映就是仿真，很多人的第一問就是：你們用什么仿真軟件？擱以前，我還試著解釋一下，現(xiàn)在就直接不說了，試著去做一些事情，做總比說管用。話不多說，直接上這篇文字的總結(jié)圖，如下：

1、仿真軟件實操比較

本例以Cadence的Sigrity、ADS的SIpro&Ansys的SIwave三款軟件來進(jìn)行信號線的參數(shù)提取。

01 導(dǎo)入設(shè)計文檔

從三者導(dǎo)入文檔的便捷度來看，Sigrity直接導(dǎo)入無障礙。SIwave需要設(shè)計文檔的格式轉(zhuǎn)換，DXF導(dǎo)出導(dǎo)入會報錯。遇到過的問題，如果設(shè)計版圖文檔較大，SIwave&ADS導(dǎo)入會有概率性報錯。

02 疊層和板材信息設(shè)置

疊層部分的設(shè)置，無外乎增減層數(shù)，銅箔粗糙度，以及板材相關(guān)信息的選擇，三個軟件在這部分都差不多。區(qū)別在于對信號線的一些設(shè)置，Sigrity的相關(guān)設(shè)置比較簡單，SIwave有專門的蝕刻線形狀的設(shè)置。

當(dāng)然，就疊層的設(shè)置部分，SIwave看起來B格很高

03 仿真信號線選擇設(shè)置

從這部分開始，ADS需要SIpro插件進(jìn)入。

記得第一次看這種實物型模型，感覺很喜歡。

選擇仿真的信號線，Sigrity相對簡單，因為如界面所示，GND的部分直接可以選擇。而SIpro&SIwave需要單獨(dú)選擇，但是仿真端口（Port）的設(shè)置上，SIpro相對簡單。Sigrity&SIwave這邊都是手動生成的，點(diǎn)來點(diǎn)去比較麻煩。SIwave和Sigrity的自定義Port操作方式大體相同。其實Sigrity也有自動生成的模式。

04 模型選擇設(shè)置部分

模型賦予，這邊是提取DQ數(shù)據(jù)信號，就沒有對模型進(jìn)行賦予。三家都有自帶的原件庫，直接調(diào)用即可。這邊沒有使用模型，也怕三家的模型不一樣，對仿真結(jié)果產(chǎn)生影響。

05 仿真參數(shù)設(shè)置部分

SIpro 的Option 部分，是對設(shè)計版圖的Mesh部分進(jìn)行設(shè)置。這和SIwave 中Other solver options ……里面的設(shè)置部分，思路相同。在這部分的設(shè)置中，Sigrity看似沒有。實際上，Sigrity在Tools的通用設(shè)置中，可以在仿真前就可以進(jìn)行相關(guān)設(shè)置。

最后，就是點(diǎn)仿真，出結(jié)果，看曲線……整個參數(shù)提取的流程主要就是上面的5個步驟。

2、仿真軟件介紹

從我從事SI工作開始，聽過的仿真軟件有：Hyperlynx、CST、Sigrity、ADS、SIwave以及HFSS。

Hyperlynx、CST、HFSS聽過沒用過。只知道CST射頻用的比較多，HFSS號稱業(yè)界標(biāo)桿。

講講Sigrity吧。它是由Cadence推出，也是本人所學(xué)的第一款軟件。Sigrity上手操作簡單，只要把左側(cè)的操作步驟，一個一個按順序進(jìn)行設(shè)置，然后點(diǎn)擊仿真就行了。簡單粗暴易執(zhí)行，很適合新手上路。Sigrity有很多功能組件，比如PowerSI、PowerDC、OptimizePI、Speed2000等等，這些都是常用部分。當(dāng)然，最近半導(dǎo)體比較火，也在研究里面XtractIM功能組件。想來第一份工作就是半導(dǎo)體，兜兜轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)，還得補(bǔ)以前留下的坑。

電源部分著力推薦，電源樹好像是第一家提出的（個人印象），后ADS&Ansys跟進(jìn)導(dǎo)入這種模塊。后面有機(jī)會出點(diǎn)關(guān)于這款軟件的視頻吧。

關(guān)于ADS，之前只知道安捷倫和泰克，高速信號測試使用的示波器一般出自這兩家。后來安捷倫又改成是德，然后才用的ADS。ADS之前深耕于射頻領(lǐng)域，后期才進(jìn)入高速設(shè)計這一塊。在實際應(yīng)用中，針對高速Serdes鏈路這一塊，ADS用起來很方便。

相對于Sigrity&ADS的鏈路搭建，SIwave的精度更好一點(diǎn)，仿真速度也還行。這種精度的追求，讓其操作上比較麻煩，可配置的參數(shù)很多，操作上不友好，就個人來講，開慣了自動車，上了手動擋，很不習(xí)慣。之前也用過一段時間，后棄之，現(xiàn)在又得操作起來了。

算法部分

對于仿真軟件，之前只知道2D、2.5D、3D的分類和區(qū)別。寫這篇文字的時候，突然對內(nèi)里的算法很感興趣。了解了一下，想來我們只是一個使用者，倒是這些推動了算法進(jìn)步的人，更值得尊敬。算法太過高深，種類也比較多，節(jié)選三種常用的。

矩量法（MoM）、時域有限差分（FDTD）法、有限元法（FEM）……

MoM將導(dǎo)體分成小尺寸單元，通過計算所有導(dǎo)體單元上的電流（常數(shù)），得到所有導(dǎo)體電流單元總體產(chǎn)生的電磁場；

FDTD將仿真對象對應(yīng)的空間區(qū)域分割成小尺寸的體積元，假設(shè)各體積元內(nèi)的場為常數(shù)。通常使用脈沖作為激勵函數(shù)，模型可得到寬帶響應(yīng)；

FEM將空氣和其他所有材質(zhì)分割成小尺寸單元，假設(shè)每個單元內(nèi)部的場為常數(shù)，使用變分技術(shù)求解麥克斯韋方程組；

ADS以矩量法（MOM）為主，當(dāng)然在某些方面就會融入其他的算法，以達(dá)到互補(bǔ)。SIwave就是有限元法和矩量混合算法。以精準(zhǔn)度著稱的HFSS就是融合了有限元算法，IE算法，PO高頻算法等。所以，現(xiàn)有的仿真軟件也是各種融合，取人之長補(bǔ)己之短。

3、工作應(yīng)用

關(guān)于軟件在實際工作中的應(yīng)用，總結(jié)起來就兩句：

前仿真：會針對有風(fēng)險的鏈路進(jìn)行前仿，進(jìn)行風(fēng)險管控。

后仿真：針對客戶需求，提供相關(guān)的仿真報告。

審核編輯：劉清