前言

隨著云計(jì)算、互聯(lián)網(wǎng)和物聯(lián)網(wǎng)的快速發(fā)展，電子產(chǎn)業(yè)在半導(dǎo)體技術(shù)的推動(dòng)下，產(chǎn)品的功能不斷增強(qiáng)，集成度不斷提高，信號(hào)速率不斷加快，產(chǎn)品的研發(fā)周期也日益縮短。由于電子產(chǎn)品持續(xù)向小型化、精密化和高速化發(fā)展，高速通道的設(shè)計(jì)需要全面考慮從發(fā)送端、過孔、傳輸線到接收端的整個(gè)通信鏈路，并支持對(duì)Buffer模型（IBIS/AMI）、S參數(shù)、傳輸線模型和Spice模型等的精確仿真。

ChannelExpert提供了一種快速、準(zhǔn)確且簡單的方法來分析、評(píng)估和解決高速通道信號(hào)完整性問題，并內(nèi)置了業(yè)內(nèi)先進(jìn)的時(shí)域仿真引擎Xspice、2D傳輸線求解器、卷積求解器以及高級(jí)分析模塊。

本文主要使用芯和半導(dǎo)體ChannelExpert平臺(tái)演示如何對(duì)DDR信號(hào)進(jìn)行時(shí)域眼圖仿真分析，從而提升通道的整體性能。

ChannelExpert平臺(tái)簡介

芯和半導(dǎo)體的ChannelExpert平臺(tái)支持：數(shù)字電路拓?fù)涑槿　⒏咚俅甋erdes通道分析、DDR通道分析以及串?dāng)_前仿真等。

DDR仿真流程可以通過bus形式構(gòu)建拓?fù)洌M(jìn)行瞬態(tài)、PDA、統(tǒng)計(jì)、卷積分析，支持并行總線的IBIS-AMI仿真。

Serdes統(tǒng)計(jì)眼圖分析，內(nèi)嵌統(tǒng)計(jì)眼圖仿真引擎，快速獲得準(zhǔn)確的BER和浴盆曲線。

層次化原理圖支持用戶對(duì)所有感興趣的參數(shù)進(jìn)行高級(jí)分析，如掃描、調(diào)諧、優(yōu)化、Yield和DOE分析。

支持靈活的后處理與結(jié)果分析，內(nèi)嵌的畫圖模塊可以方便顯示S參數(shù)、v/t曲線和眼圖等。

支持Python腳本錄制與回放功能。

ChannelExpert

DDR BUS時(shí)域眼圖仿真分析流程介紹

DDR信號(hào)的通道仿真主要分析數(shù)據(jù)和地址控制命令信號(hào)；數(shù)據(jù)信號(hào)的仿真又分為寫操作和讀操作。本流程以數(shù)據(jù)信號(hào)的寫操作仿真流程演示。

1.新建Channel仿真工程

打開ChannelExpert軟件，點(diǎn)擊Home菜單欄下的NewProject，選擇工程存放路徑，點(diǎn)擊“選擇文件夾”，新建工程Project1；點(diǎn)擊New Channel，生成Channel1仿真工程。

圖1

新建Channel仿真工程

2.DDR Ctrl IBIS Model導(dǎo)入和Bus設(shè)置

右側(cè)Components窗口，Type下拉框選擇DDR，點(diǎn)擊IBISCtrl圖標(biāo)，按住左鍵拖拽到編輯框內(nèi)。雙擊模塊進(jìn)入模型導(dǎo)入對(duì)話框，點(diǎn)擊Browse選擇要導(dǎo)入的IBIS Model，點(diǎn)擊“打開”，完成模型導(dǎo)入 。

在Bus definitions欄分別定義Bus Group、Time Ref、Signal Names，點(diǎn)擊OK，完成Ctrl端模型及Bus設(shè)置。

圖2

DDR Ctrl IBIS Model導(dǎo)入和Bus設(shè)置

3.S參數(shù)模型導(dǎo)入

右側(cè)Components窗口，Type下拉框選擇Data Source，點(diǎn)擊S參數(shù)圖標(biāo)，按住左鍵拖拽到編輯框內(nèi)。雙擊模塊進(jìn)入S參數(shù)調(diào)用對(duì)話框，點(diǎn)擊Browse選擇要導(dǎo)入的S參數(shù)，點(diǎn)擊“打開”，點(diǎn)擊OK導(dǎo)入S參數(shù)。

圖3

S參數(shù) Model導(dǎo)入

點(diǎn)擊Bus Pins，進(jìn)入Bus設(shè)置界面。左側(cè)同時(shí)選中同一器件的同一Byte信號(hào)，包含DQS，點(diǎn)擊“Combine into bus”完成一組Bus設(shè)置。設(shè)置完成可以對(duì)Signal Name重命名，方便后續(xù)查看信號(hào)。完成重命名后，選中全部信號(hào)，右鍵選擇Copy Signal，分別點(diǎn)擊其他Bus，在Signal Name欄右鍵選擇Paste Signal，完成所有Bus信號(hào)的重命名。

點(diǎn)擊OK，完成Bus設(shè)置。

在Pin Locations中可以通過拖拽完成Bus的連接方向的改變，點(diǎn)擊OK完成。

圖 4

S參數(shù)Bus設(shè)置

4.Memory IBIS Model導(dǎo)入和Bus設(shè)置

右側(cè)Components窗口，Type下拉框選擇DDR，點(diǎn)擊IBISMem圖標(biāo)，按住左鍵拖拽到編輯框內(nèi)。雙擊模塊進(jìn)入模型導(dǎo)入對(duì)話框，點(diǎn)擊Browse選擇要導(dǎo)入的IBIS Model，點(diǎn)擊“打開”，完成模型導(dǎo)入。

在Bus definitions欄分別定義Bus Group、Time Ref、Signal Names，點(diǎn)擊OK，完成Memory端模型及Bus設(shè)置。

圖 5

Memory 端Bus設(shè)置

5.仿真鏈路搭建

點(diǎn)擊菜單欄“Wire”連接電路，或拖拽模塊使兩個(gè)模塊的引腳靠近也可以自動(dòng)完成電路的連接。雙擊“Bus”互連線，可以顯示信號(hào)的連接關(guān)系。點(diǎn)擊Probe或者其下方的方塊，可以全部選擇或部分選擇查看信號(hào)的波形。不勾選Probe選項(xiàng)軟件默認(rèn)也會(huì)輸出接收端的波形。

圖6

仿真鏈路搭建

6.求解設(shè)置

在左側(cè)工程樹Analysis處右鍵選擇Add Memory Analysis仿真器，該仿真器支持Tran、Stateye、PDA三種分析模式。這里以Tran仿真為例，設(shè)置好求解步長和仿真時(shí)間。設(shè)置好信號(hào)速率和讀寫方向。設(shè)置好Control和Memory端的模型。

定義好Rank的數(shù)量，設(shè)置好Active Rank。點(diǎn)擊OK，完成求解設(shè)置。

圖7

求解設(shè)置

7.求解分析

工程樹MemoryAnalysis處右鍵，選擇Analysis，軟件運(yùn)行求解分析。

圖 8

求解分析

8.仿真結(jié)果查看及測(cè)量

仿真結(jié)束后會(huì)自動(dòng)生成波形，點(diǎn)擊左側(cè)工程樹Results下的TranAnalysis可以查看仿真波形。點(diǎn)擊上方V-T右側(cè)小三角，可以選擇V-T和EyeDiagram的視圖切換。眼圖視圖下，右鍵Measure->Configure Eye可以完成信號(hào)速率等設(shè)置。右鍵選擇Measure還可以完成眼罩的添加與刪除、眼圖的測(cè)量與刪除、PK-PK、Max、Min測(cè)量等。選擇“Add Eye Mask”，可以通過選擇信號(hào)的的type和speed自動(dòng)產(chǎn)生Eye Mask，可以自動(dòng)完成眼圖的測(cè)量。

圖9

仿真結(jié)果查看及測(cè)量

總結(jié)

本文主要介紹了使用ChannelExpert搭建原理圖并進(jìn)行時(shí)域眼圖仿真分析的流程，其中特別關(guān)注了DDR模塊及Bus總線連接的方式。采用Bus總線連接方式不僅提高了原理圖創(chuàng)建的效率，還能降低信號(hào)連接的錯(cuò)誤率。

在ChannelExpert中，內(nèi)置了業(yè)內(nèi)領(lǐng)先的時(shí)域仿真引擎Xspice，該引擎具有高度的準(zhǔn)確性，可用于對(duì)高速并行和串行通道進(jìn)行時(shí)域仿真分析，從而進(jìn)一步提升通道的整體性能。通過深入的時(shí)域眼圖仿真分析，用戶能夠更全面地了解通道的信號(hào)完整性，為優(yōu)化設(shè)計(jì)和提高性能提供有力支持。

審核編輯：劉清