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ANSYS SIwave
 

SIwave 主要針對PCB,芯片BGA 封裝等進行信號完整性(SI)、電源完整性(PI)以及電磁干擾(EMI)分析的軟件。隨著芯片低電壓大電流的發展,PCB 和封裝的噪聲容限越來越小,供電系統要求更加嚴格的設計,尤其是同步傳輸高速信號所產生的噪聲,加劇影響系統的穩定性、可靠性等問題。

ANSYS SIwave 使用優化后的三維電磁場有限元求解技術,適用于精確快速分析包含大規模復雜電源、地平面的PCB 和封裝設計。

 

適用領域

● PCB:硬板,混合板等

● BGA封裝:鍵合型、倒裝片型,MCM等

功能和特點
優化層結構的有限元全波求解

求解項目
● 平面諧振
● SYZ 參數
● 掃頻
● 近場
● 遠場
● DC-IR drop
考慮了導體和材料損耗(特性隨頻率變化),以及導體表面粗糙度

直觀方便的PCB layout操作界面
 

設計規則檢查和自動修復功能(validation check)

全波SPICE 模型生成
● ANSYS Nexxim、HSPICE、PSpice、Spectre
豐富的CAD 接口 Ansoftlinks(選項)

豐富的報告和后處理功能
● SYZ參數矩陣、2D/3D輸出、Smith圓圖
● 差分S參數
● Touchstone格式輸出
● 平面諧振頻率和平面間電位差
● 近場、遠場(電場強度、輻射方向圖(定向性))
● DCIR壓降(電流、電壓的下降、功率分布、自動檢測和報告鍵合線和過孔的過流)
● TDR 顯示

場示意圖
● 平面間電位差(每個頻點隨相位變化)
● 遠場輻射(輻射方向圖(方向性))
● 近場輻射
● DC電流(矢量顯示、散射圖)、壓降、功率分布

無源器件模型庫
● 村田、TDK、太陽誘電、松下、三星、AVX、Kermet

支持多核并行處理(選項)

仿真流程
ANSYS SIwave可以直接導入各種版圖設計工具通過Ansoftlinks輸出的ANF文件。ANSYS SIwave求解得到的全波SPICE模型以及touchstone格式等可以導入Ansoft Designer以及其他各種格式的SPICE仿真器,并與IBIS,AMI等芯片模型結合進行整個系統的時域與頻域仿真。

 

ANSYS SIwave界面
ANSYS SIwave界面采用方便的層疊方式顯示。簡單方便的操作界面,工具欄以及工作窗口可自由分配位置,模型窗口具有方便的移動,旋轉,三維顯示等操作功能。
 

 

 

Layout編輯功能
ANSYS SIwave界面包含豐富的編輯功能。實現與其他基板設計工具無縫連接,可導入并編輯布線,層疊結構,焊盤形狀,信號網絡,元器件屬性等各種設計信息。也可以通過修改布線情況,器件屬性以及增添或刪除器件等措施來仿真其對電磁性能的影響。
另外,高性能的規則檢查功能可以自動檢查和自動修復網絡短路、開路等電氣問題。
 

 

高效分割求解技術(Clip)
針對結構尺寸比較大以及層數很多的PCB結構,SIwave提供clip工具,可將關注的信號網絡單獨切割出來進行SYZ參數提取,有效提高仿真效率。
 

 

 

 

S、Y、Z參數求解
S、Y、Z參數求解,運用優化了的層疊結構求解技術,能夠對整板多組信號線路以及電源、地平面進行多端口網絡參數的高效率求解。求解結果可以用與HFSS 等后處理器一樣的方法進行顯示和處理。
輸出結果以全波SPICE模型以及touchstone格式等導入Ansoft Designer以及其他各種格式的SPICE仿真器,并與IC等芯片模型結合進行整個系統仿真。
此外,端口除了可以通過手動添加設置外,還可以利用芯片pin list自動設置,方便快捷。
 

 

 

 

 

 

Resonant Mode(平面諧振分析)
Resonant Mode分析,從設計的形狀、材料特性、以及器件電氣特性的影響來計算發生諧振的頻率。顯示發生平面諧振的平面間電位差(隨相位變化),以及關鍵器件布局情況對諧振結果的影響。
 

 

 

Frequency Sweep(掃頻分析)
Frequency Sweep分析,通過配置噪聲源(電流源/電壓源)仿真得到層間電位差,這些層間電位差考慮了 設計的形狀、材料特性、以及器件電氣特性的影響。顯示各頻率的平面間電位差,進而可以分析得到關鍵器件布局在實際工作狀態下的影響情況。
 

 

 

Far Field(遠場)、Near Field(近場)
Far Field及Near Field求解,通過配置噪聲源(電流源/ 電壓源)仿真得到遠場和近場,這些數據考慮了設計的形狀、材料特性、包括器件特性對結構電氣性能的影響。遠場分析結果可以顯示指定距離的電場強度、輻射方向圖等,近場可以顯示指定范圍的近場電場分布圖,對整板進行EMI 分析。
 

 

 

 

 

 

DC電流/電壓求解
DC求解,配置電流/電壓源仿真得到電流、電壓和功率,這些數據考慮了設計的形狀、材料特性、包括器件特性對結構電氣性能的影響,輸出各層電流、電壓、功率分布,并以HTML格式自動報告。各鍵合線、焊球、過孔的電流密度、電阻值、IR Drop可以與預先設定的門限進行Pass/Fail檢查。
 

 

 

Signal Net Analyzer
Signal Net Analyzer,使用MoM求解器,對選擇的信號網絡的器件端口間的阻抗在時域顯示。此外,自動調用已有的電路仿真器(HSPICE或Nexxim),引入芯片的IBIS模型(Driver/Receiver),進行時域瞬態仿真并顯示波形。
 

 

 

 

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