高速鏈路建模及信號完整性分析系列裝備介紹

今天介紹全新的高速鏈路建模及信號完整性分析系列裝備。通過收購 SiSoft 及其產品，MathWorks 將 QCD 和 QSI 工作流與 MATLAB 和其他產品集成，使您能夠超越信號完整性分析。

?(一)? 產品映射

QCD 和 QSI 的布局前功能（pre-layout）和布局后功能（post-layout）現在是信號完整性工具箱（Signal Integrity Toolbox）和RF PCB 工具箱（RF PCB Toolbox）的一部分。信號完整性工具箱提供兩個應用程序：串行鏈路設計器應用程序（Serial Link Designer APP）和并行鏈路設計器應用程序（Parallel Link Designer APP），分別提供與QCD和QSI相同的預布局功能和接口，允許您使用 IBIS-AMI 和行業標準設計工具等模型設計和分析高速串行和并行鏈路。您可以使用信號完整性工具箱和RF PCB 工具箱實現 QCD 和 QSI 的 post-layout 布局后功能。RF PCB 工具箱允許您將PCB布局導入信號完整性工具箱，以關聯和驗證您的設計。RF PCB 工具箱還提供全波電磁技術，您可以分析板上互連，如通孔和有損傳輸線；使用此分析獲得S參數、阻抗以及電荷和電流分布。如果使用 SimFarm 進行大規模仿真，現在可以使用并行計算工具箱（Parallel Computing Toolbox）執行數千次仿真，并使用 MATLAB 并行服務器（MATLAB Parallel Server）將這些模擬擴展到遠程集群。

(二)? 高速鏈路建模和信號完整性系列新裝備一瞥 SerDes Toolbox

可用于設計和驗證高速串行器/解串器 (SerDes) 系統或 DDR5 等高速存儲器物理層設計，并生成 IBIS-AMI 雙模型。工具箱提供 PCIe、USB、以太網和 DDR 等典型應用的白盒示例，您可以在這些參考設計的基礎上開展設計, 包括 CTLE、DFE、FFE 和 CDR 等架構設計和自適應算法。評估眼圖、浴盆曲線和通道裕量 (COM) 等指標，包括抖動和串擾效應。?

?

PAM 4 SerDes 系統，包括自適應 CTLE 和 DFE Signal Integrity Toolbox 對高速串行和并行鏈路進行仿真和分析。您可以使用多端口 S 參數數據、IBIS、HSPICE 和解析模型來描述通道。分析波形和眼圖并測量通道質量，同時觀察 ISI、抖動和噪聲等影響。在頻域中分析通道的插入損耗、回波損耗和串擾，并驗證是否符合行業標準，包括 IEEE 802.3、OIF、PCIe 和 DDR。?

?

100GBASE-KR 串行鏈路的設計 RF PCB Toolbox 用于設計、分析和可視化高速和射頻多層印刷電路板 (PCB)。支持互連結構的布局后分析和全波電磁分析。??

驗證復雜PCB的布局后性能 RF Toolbox 提供一組豐富的函數，用于驗證、操作和可視化S參數，以在信號完整性分析中使用。?

?

從S參數數據文件創建脈沖響應

(三)? 業界應用案例?

新系列工具箱在最近 3 年內陸續推出，已經贏得了不少半導體和通信公司的青睞。

英飛凌（Infineon）使用Simulink和SerDes工具箱在兩周內開發、驗證和交付IBIS-AMI模型。

?“如果沒有 SerDes 工具箱，我們將不得不把工作承包出去。即便如此，由于需要來回奔波，要在短短兩周內完成這項工作也極為困難，我們也不得不透露我們的知識產權。與我們合作的 MathWorks 工程師幫助我們快速開始 IBIS-AMI 建模，指導我們應對技術挑戰，并通過示例向我們展示了如何一起使用 SerDes 工具箱、Simulink 和 QCD?！?英飛凌首席電氣設計工程師尼克·博德納魯克（Nick Bodnaruk）說。 “使用 SerDes 工具箱創建和配置 IBIS-AMI 模型的過程簡單易學。在自己完成一次后，我們完全控制了 IBIS-AMI 模型的創建，并消除了對承包商的依賴?！?該英飛凌團隊從事 USB、PCIe 和 DisplayPort 應用程序的高速 SerDes 設計，并將根據客戶的要求使用相同的工作流創建 IBIS-AMI 模型。?

新思科技（Synopsys）使用 SerDes 和 Signal Integrity 工具箱建模和分析 USB4.0 IP IBIS-AMI 模型。

迄今為止，新思科技團隊已建立了包括 USB4.0 在內的多種多協議接口 IP IBIS-AMI 建模的標準流程，SerDes 和信號完整性工具箱幫助把已有的 SerDes 架構設計整合到 IBIS-AMI 建模標準流程中。

首先使用 SerDes 工具箱進行 USB4.0 IBIS-AMI 的建模，然后運用信號完整性工具箱進行 IBIS-AMI 模型信道仿真與后仿真精度數據比對，以及運用自行開發的 Python 腳本對 MATLAB 編譯器生成的 C++ 代碼工程進行后處理。
??

中興通訊（ZTE）使用 SerDes 和 Signal Integrity 工具箱設計和實現5G全光承載網中的高速數據鏈路。

ZTE 借助 MathWorks 的工具鏈，快速開發用于 5G 承載網的 CEI-112G PAM4 SerDes系統，持續優化收發器結構及均衡器，確認滿足系統要求。從 Simulink 自動生成IBIS-AMI模型，建模信道并進行包含 FEXT、NEXT 的 SerDes 系統信號完整性分析，確認系統符合行業規范。?

?

英特爾（Intel）開發 Intel Xeon 平臺的時鐘抖動分析工具 CJAT。

來自硅片的真實相位抖動常被示波器和探頭噪聲基底的影響所壓倒，Intel 開發的? Clock Jitter Analysis Tool (CJAT) 可以消除示波器和探頭噪聲基底的影響，并保持真實的硅片抖動行為。CJAT解決了困擾工業界多年的瓶頸問題、成為業內相應領域的標桿。

CJAT 工具的開發基于數學物理方法論，同時使用了演繹法（從物理理論到數學模型）和歸納法（從驗證到一般方法）。MathWorks 工具很好的整合了這2 ?種方法論。Intel 團隊用 SerDes 和其他工具箱建模了物理學，從硅片熱噪聲、PLL/CDR 傳輸函數到 Buffer 抖動，從噪聲背景中挑選關鍵沖擊器。同時使用設備進行驗證掃描，用信號處理工具箱等進行數學建模和統計分析。通過將對高速理論的扎實理解和信號完整性知識應用于尖端設計，CJAT 引領了時鐘抖動方法的創新。此外，通過將新算法打包分享給行業合作伙伴，CJAT 促進了生態系統和測量技術的發展。?

?

結語

高速鏈路建模及信號完整性分析工具箱系列將在未來的產品版本中繼續成長，通過結合最新的技術和解決方案實現成功的信號完整性設計。