信号完整性Sigrity2018各组件功能介绍

前仿真：

前仿真是一个估计过程，在PCB布局布线之前，帮助layout工程师在所有可能的布线参数下，得出一组适合当前电路的PCB叠层结构、布线参数的高速设计规则（线宽、线长和间距）。最终目的是在缺少实际的PCB叠层结构和布线参数的情况下，依靠SI前仿真对最终设计PCB实际参数的近似估计，对将要layout中的重要网络和所关心的模块内容进行仿真，得出设计规则，指导PCB layout工程师进行设计。在提取IBIS模型拓扑结构时，前仿真使用的是理想传输线模型，没有考虑实际情况中的各种损耗，前仿真再怎么说也是一个估计过程，估计得准确与否，很多时候PCB Layout工程师都无法遵守SI前仿真得出的结论。

后仿真：

在设计完成布线后，输出生产文件前，通过执SI后仿真以确保高速信号的信号完整性不存在问题，虽然在PCB设计时 在allegro中设置了完备的高速规则约束,但针对该板卡项目未做出实际的验证，（这个规则设置也是凭借layout工程师的经验和和原理图设计工程师的经验和理论知识，以及我们前仿真得出的约束）但还可能存在信号反射，串扰，地弹等。从而后仿真从新验证当前的SI设计约束和信号质量，如反射噪声、振铃、串扰和地弹等，同时尽可能发现在布线前仿真中被忽视的SI问题以及layout中存在的问题。因为布线后分析是基于实际的PCB板图数据而不是预测的数据或者模型，因此它可以得到更精确的仿真效果，更趋近于现实情况的设计约束，PCB布局布线之后，然后指导layout工程师进一步优化，这样更高效，

并对前仿真中不可实现的布线规则加以改正。

前仿真做前期评估，后仿真的意义在于debug，前仿真识别风险，后仿真优化效果

二、sigrity各个组件

1、SPEED 2000主要是做时域的仿真，比如DDR等；SPEED 2000:时域仿真工具：封装和PCB的仿真、波动源的信号完整性分析，PI和EMI的分析、阻抗分析、TDR、链路的检查分析、静电仿真，SPEED 2000仿真需要有模型（IBIS模型）；SPEED 2000 Generator:SPEED 2000是通用的时域仿真工具，用来做时域信号的仿真；包括DDR,TDR/TDT，静电，EMI等。支持IBIS和SPICE模型，结合电路与传输线的模型，使用全波电磁场的方式运算，在运算时间上相当快速。能够同时模拟SI和PI的问题，快速得知高速信号的好坏，进行改良设计，改善信号质量。信号完整性主要看眼图。  

DDR Simulition:专用做DDR仿真，仿真完和DDR模板对比。DDR simulation 信号完整性分析流程，专用做DDR分析，分析DDR的设计信号质量，DDR2 3 4 5 分析都可以。

Layout Setup:配置和设置我们需要分析的文件，导入和设置我们需要分析的文件，导入或者载入需要进行DDR分析项目   

Load Layout File :载入BRD 文件，SIP,MCM文件

Check Stackup:层叠检查，设置层叠的一些参数，设置铜皮属性，介质属性等等。

Set up DDR simulation:配置DDR仿真参数

Enable DDR Simulation Mode:使能DDR分析模式

Set up Components and Bus Groups:设置元件并进行信号分组

Assign Capacitor Models:添加电容模型

Set up Controller Model:设置控制的模型

这个模型就是IBIS的文件

Set up Memory Models :设置内存的模型，这个内存也是IBIS文件

Select Bus Groups for Simulation:设置哪些分组的数据参与到这次仿真里面

Set up Analysis Options:设置仿真参数和选项，可以理想电源，也可以是非理想电源平面的信号完整性分析结果，这个是DDR专用流程

Save Fille with Error Check:保存文件，检查错误，先检查错误，再保存文件

Start Simulation:执行仿真

Load DDR result:载入DDR仿真结果

Generate DDR simulation Report:生成DDR仿真报告（之后就亮了）

Save DDR Simulation Report:保存DDR分析报告

2、3D EM全波长 主要是提S参数

3、FDTD是时域有限差分法

4、2D全波求解器只能提取均匀的互连线，提取不了过孔、连接器、IC等

5、2.5D求解器，将一个3D问题缩减为金属表面问题，粗糙度等问题没考虑。无法考虑焊球焊锡问题。

6、3D求解器，3D全波求解器 是最能准确模型实际的求解器。它可以模拟RF\SI\PI\EMI等所涵盖的所有效应，典型的3D全波求解器有：边界元法、有限差分法和有限元法。

7、全波电磁算法：就是求解麦克斯韦完整形式的算法。全波算法又分为时域和频域算法。有限差分法（FD）、有限积分法（FI）、传输线矩阵法（TLM）、有限元法（FEM）、边界元法（BEM）、矩量法（MOM）和多层快速多极子法（MLFMM）均属于全波算法。 这些算法都属于全波长算法。

8、XtractlM建模工具:封装参数和模型抽取的工具，封装S参数，封装的IBIS封装，PI\PKG模型，封装等效参数模型。IC封装参数模型抽取工具，IC封装的电气参数模型抽取及分析工具。

9、Xcite PI建模工具:芯片内部模型的分析和抽取仿真等，芯片内部分析。（具体分析哪些见截屏）有电源规划、时域PDN分析、频域PDN分析、抽取核心电源参数、抽取IO互联模型的模型参数。

10、Clarity(2019sigrity才有)：做封装和PCB的分析，全波电气参数分析，全波的仿真引擎，可以做封装到封装，到PCB，到连接器的等等。3D全波。

11、POWER SI分析的是频域参数，提取S参数.Power SI高精度的频域分析工具，提供快速精准的全波电磁场分析，支持电路板和IC封装体进行混合仿真分析，

12、AMI Builder:仿真资源材料参数的管理和编辑。（电容/电阻）/VRM/电感等元件的模型管理

13、POWER DC：电热混合仿真，压降仿真、电流密度仿真、电热协同效应分析。

Power DC:做电和热混合分析，与电流密度分析，PowerDC :Power DC可以分析出IRdrop（压降）,阻抗，风速和温度，将模拟出来的结果进一步分析与修改，将电源修改到稳定。可以考虑电热协同效果。

14、SYSTEM SI:系统级别的时域高速端口仿真工具，并行分析，DDR,PCIE等，PIPI,USB,PCIE,SATA等等川西那个高速链路仿真，生成SI&PI的使用一些仿真模型，该工具里边有模板，可以利用模板快速的生产仿真框架，然后去修改仿真参数，比较快。System SI主要功能：仿真高速串行通道误码率（BER）,应用IC芯片的AMI发送端和接收端模型。仿真10GBPS以上设计的抖动和噪声。评估IC芯片的信号处理和时钟数据恢复（CDR）的效果。用图表的形式表示信道的特性。精确的仿真通道中的S参数模型。通过总线高效的分析多个串行通道。利用通道仿真模板和通用的AMI模型来进行快速仿真

15、Optimize PI:电源平面的优化使用、交流电源分析，阻抗确认分析，电容优化 ，EMI优化分析

Broadband SPICE: S参数转换为SPIE模型的工具

16、下图组件用于文件转换使用，(AD,PADS,其他软件做的PCB文件或IC封装文件，都可以通过工具进行导入和转换，转换文件的接口程序)

 

 17、3D EM用于全波场S参数提取与分析工具，可以用来提取S参数，电容参数，电感参数等，用的是3D全波场的提取方法；内部仿真引擎是3D FEM

18、3D Work bench 用作全波场封装参数提取工具，用来提取连接器和负载结构体中的寄生参数和效应模型，连接器、电缆、LRC参数提取

19、AMM做仿真库的管理和资源分配的，辅助工具，用来做电容库，电阻库，电感模型库等的管理使用。

20、Broadband SPICE:S参数转换成spice等效电路的工具，将S参数转换后，简化仿真难度。

21、2019版本的ceksius,温度，摄氏温度，这些工具都是温度和热分析的工具，2D做平面上的

热分析，3D是做结构体上的热分析，可以分析PCB电路板上的热，也可以分析封装内部热，可以支持生成热阻模型，也可以导入热阻模型进行验证。允许IC的热模型和PCB互联后分析热效应及热传输辐射效应；

22、clarity也是2019软件特有的工具，这个是新提出的高效率三维模型提取和分析工具，是全波场的高效率工具，可以分析PCB班上的全波S参数；；可以分析和提取连接器和复杂结构体上的S参数效应及全波EMI近远模型，允许导入STEP文件和DXF文件，构建元件及封装和电路板全波参数分析。

23、 CoDesign：芯片内部的寄生参数提取

24、Optimize PI: 做电源平面分析，电容优化，PDN分析。OptimizePI是针对PCB和封装的频域仿真工具，通过前仿真和后仿真实现电容方案的选型和优化，进而提高系统或器件的性能。

OptimizePI是能够帮助设计者综合考虑PCB或封装的电源分配网络（PDS）去耦电容的性能和成本。OptimizePI通常可以节省15%到50%的成本，通过分析可以确保系统或器件的PDS实现最佳性能。OptimizePI基于Cadence的电磁场电路混合引擎并结合专有的优化算法，帮助用户快速得到最佳的电容滤波方案及布局方案。找一个成本和阻抗最优的点。找EMI最小辐射量、最低的成本、最佳的性能摆放去耦电容，去找一个平衡点。并不是找最小的电容，最小的电容有可能EMI过不去。

25、Tree:电源树，用来做DC,AC电源分配及功率分析,Power Tree中power DC 可以用来做一个前仿真，看看需要多少个电容等。

26、System SI主要功能：仿真高速串行通道误码率（BER）,应用IC芯片的AMI发送端和接收端模型。仿真10GBPS以上设计的抖动和噪声。评估IC芯片的信号处理和时钟数据恢复（CDR）的效果。用图表的形式表示信道的特性。精确的仿真通道中的S参数模型。通过总线高效的分析多个串行通道。利用通道仿真模板和通用的AMI模型来进行快速仿真。

27、T2B：将芯片的模型转化为等效的行为模型；简化模型后可以加快仿真速度，提高仿真效率；T2B模型转换工具：宽频模型转换，可以把SPice模型转换为等效的IBIIS模型。

28、Thermal Explorer:热模型和热元件浏览及模型检查

29、XcitePI:IC芯片内部的参数效应分析,芯片内的电源分析，IO模型生成，信哦

30、XtractIM: IC封装寄生参数提取和IC封装的模型生成。

31、Allegro Sigrity SI Base:在原本熟悉线路图或PCB布线环境下指定一个信号或一个差分对，它的物理性质如层叠结构和网络的拓扑结构就可以像模型一样被萃取出来进行时域的模拟分析。

32、Allegro Sigrity PI Base:内置有常用的电容模型库，可以通过简单的关联操作后，执行电源平面的操作和优化功能。为快速进行电源平面的评估提供一种分析方法。