SI信號完整性的案例
張建國老師：淺議SIS的安全完整性管理
ISA的技術(shù)報告盡管針對SIS，由于自動化資產(chǎn)完整性與SCAI相對應，其指導原則適用于所有用“儀表和控制系統(tǒng)”方式實現(xiàn)的風險降低措施。這些文獻涉及的關(guān)注點、如何進行體系建設(shè)，由于來自良好的工程實踐積累，因此有很強的針對性和可操作性。
SIS的自動化資產(chǎn)完整性包括兩部分：一是通過設(shè)計和建造，將安全完整性/過程可用性融入到SIS之中，成為內(nèi)在品質(zhì)；二是從現(xiàn)場的SIS應用中建立管理體系，確保以“安全的方式”對SIS進行檢查、測試、維護及操作，并與分配的風險降低要求相一致，在出現(xiàn)失效和性能降級時，及時成功地予以校正。
01
SIS自動化資產(chǎn)完整性的要點
SIS自動化資產(chǎn)完整性的要點如下：
1)首先要明確SIS自動化資產(chǎn)完整性管理體系涵蓋的范圍。根據(jù)上述的討論，除了SIS以外，也應包括SCAI（在LOPA中認定為PL的BPCS回路/聯(lián)鎖/報警、獨立報警）。
2)定義管理、操作、維護各崗位人員的角色和責任，并確保有相應的資質(zhì)。
3)確定各類儀表設(shè)備的維護策略。
展開 光收發(fā)器信號完整性分析（包含封裝效應）-AEDT-INTERCONNECT互操作性
在此示例中，Ansys Circuit和INTERCONNECT用于對2.5D集成光收發(fā)器進行電光信號完整性仿真。該收發(fā)器由通過interposer層連接的電集成電路(EIC)和光子集成電路(PIC)組成。
Ansys Circuit用于對信號路徑的電學部分進行建模，INTERCONNECT用于對光學部分進行建模。單向信號傳輸用于連接信號路徑的電學部分和光學部分。Interposer層上的信號路徑使用Ansys HFSS 3D電磁仿真計算出的S參數(shù)進行建模。
概述
了解仿真工作流和關(guān)鍵結(jié)果。
收發(fā)器信號路徑始于EIC上的driver，該driver通過interposer將10Gb/sNRZ信號發(fā)送到PIC上的耗盡型環(huán)形調(diào)制器。調(diào)制后的光信號經(jīng)過一個代表信道損耗的衰減器，到達接收器上的光電探測器。光電流驅(qū)動接收信號通過interposer層返回到EIC上的電阻。
步驟1：發(fā)射器電路
該電路用于仿真EIC上的driver和PIC上的環(huán)形調(diào)制器之間發(fā)射器信號路徑的電學部分。
發(fā)射器電路由代表調(diào)制器driver的電壓源、Interposer層的狀態(tài)空間模型單元以及環(huán)形調(diào)制器的等效電路組成。Interposer層狀態(tài)空間模型基于Ansys HFSS進行3D電磁仿真計算出的電S參數(shù)生成。
環(huán)形調(diào)制器等效電路由兩個電阻和一個電容組成，分別代表調(diào)制器PN結(jié)的電阻和電容。等效電路中結(jié)電容兩端的電壓保存在一個文本文件中，并在下一步中用作環(huán)形調(diào)制器光學模型的輸入。
步驟2：光信道
Lumerical INTERCONNECT用于模擬由激光源、發(fā)射器和接收器組成的光信道。
上一步中記錄在文本文件中的電壓由“Signal Voltage”元件讀取，并用于驅(qū)動發(fā)射器中的環(huán)形調(diào)制器模型。
展開 一期一會 | 什么是信號完整性？
系統(tǒng)的信號完整性（SI）是衡量電信號在進入和離開電路的整個過程中的變化程度的指標。對于數(shù)碼電子產(chǎn)品而言，該信號是一種電壓隨時間的推移在高值和低值之間變化的電流。
信號完整性是所有現(xiàn)代電子系統(tǒng)的基礎(chǔ)。該行業(yè)采用“完整性”一詞進行描述，因為它體現(xiàn)了遵循代碼、無消減而且完整、未分散。如果信號的波形因串擾、阻抗失配及損耗而與原始信號差異明顯，則接收器將無法讀取信號，從而導致信號完整性問題。這就是為什么信號完整性工程（分析和改進信號完整性問題）是設(shè)計集成電路（IC）、IC封裝和印刷電路板（PCB）的重要環(huán)節(jié)。
信號速度的增加以及PCB和封裝的尺寸縮小，將進一步增加處理信號完整性問題的挑戰(zhàn)。高速數(shù)字信號和更小的幾何結(jié)構(gòu)可使信號噪聲和失真更明顯。不過，隨著挑戰(zhàn)的不斷增加，行業(yè)對如何應對這些挑戰(zhàn)的理解以及工程師用于定義、仿真和調(diào)整其電子系統(tǒng)的工具功能也會隨之增加。
由于材料中的電阻、移動電子產(chǎn)生的電磁場、其它電磁場產(chǎn)生的電流以及電路的電容，在電子從驅(qū)動器流向接收器時，會出現(xiàn)波形失真、噪聲、時間偏移和振幅減小的情況。在PCB中，材料、創(chuàng)建電路的跡線的形狀、各層的布置與厚度以及在層與層之間傳輸電流的方式，都會激發(fā)這些效應。
此外，還必須提及一些與電源完整性密切相關(guān)的問題。信號完整性應對的是PCB信號保真度問題，電源完整性則應對發(fā)送和接收這些信號的組件的電源的質(zhì)量問題。影響信號完整性的阻抗、電感和衰減問題在電源完整性中也發(fā)揮著一定作用。此外，對某一方面進行調(diào)整可能會對另一方面產(chǎn)生負面影響，因此工程師改進設(shè)計時需要對這兩者進行仿真和測量。
為什么信號完整性很重要？
如果不解決信號完整性問題，數(shù)碼設(shè)備可能會出現(xiàn)嚴重問題。信號失真太大，就會導致無法正確接收電路中傳輸?shù)?或1信號，并導致錯誤的二進制值，這時就會出現(xiàn)最嚴重的問題。
展開 Ansys信號完整性仿真方案
信號完整性概念
信號設(shè)計核心問題
損耗
阻抗
串擾
均衡器
設(shè)計中的挑戰(zhàn)
Ansys信號完整性方案
信號完整性分析的基本流程
層疊設(shè)計
導體蝕刻&粗糙度
材料設(shè)計
傳輸線設(shè)計
阻抗
W model
過孔建模與優(yōu)化
信號線整個通道參數(shù)提取
無源鏈路規(guī)范要求及分析（10G-BASE-KR為例）
規(guī)范IEEE 802.3 2015 Section5中Annex 69B Interconnect characteristics定義了背板架構(gòu)的無源鏈路設(shè)計要求：
? IL (Insertion Loss)
? RL (Return Loss)
? ILD (Insertion Loss Deviation)
? ICR (Insertion Loss to Crosstalk Ratio)
無源鏈路的相應的曲線，必須滿足在設(shè)計指標之內(nèi)。
展開 
【干貨分享】詳解PCB走線與信號完整性問題
高速信號的PCB走線
現(xiàn)在但凡打開SoC原廠的PCB Layout Guide，都會提及到高速信號的走線的拐角角度問題，都會說高速信號不要以直角走線，要以45度角走線，并且會說走圓弧會比45度拐角更好。
事實是不是這樣？PCB走線角度該怎樣設(shè)置，是走45度好還是走圓弧好？90度直角走線到底行不行？
大家開始糾結(jié)于PCB走線的拐角角度，也就是近十幾二十年的事情。上世紀九十年代初，PC界的霸主Intel主導定制了PCI總線技術(shù)。
似乎從PCI接口開始，我們開始進入了一個“高速”系統(tǒng)設(shè)計的時代。
電子設(shè)計和芯片制造技術(shù)按照摩爾定律往前發(fā)展，由于IC制程的工藝不斷提高，IC的晶體管開關(guān)速度也越來越快，各種總線的時鐘頻率也越來越快，信號完整性問題也在不斷的引起大家的研究和重視。
早期PCB拉線菌應該還是比較單純，把線路拉通、擼順，整潔、美觀即可，不用去關(guān)注各種信號完整性問題。比如下圖所示的HP經(jīng)典的HP3456A萬用表的電路板，大量的90°角走線，幾乎是故意走的直角，絕大多數(shù)地方?jīng)]有鋪銅。
上面PCB板的右上角，不僅走直角不止，拐彎后，線寬還變小了，會造成信號反射問題，影響信號完整性。
展開 干貨｜如何確保PCB設(shè)計信號完整性？
信號完整性（Signal Integrity， SI）是指信號在信號線上的質(zhì)量，即信號在電路中以正確的時序和電壓作出響應的能力。
如果電路中信號能夠以要求的時序、持續(xù)時間和電壓幅度到達接收器，則可確定該電路具有較好的信號完整性。
反之，當信號不能正常響應時，就出現(xiàn)了信號完整性問題。
隨著高速器件的使用和高速數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計越來越多，系統(tǒng)數(shù)據(jù)率、時鐘速率和電路密集度都在不斷地增加。
在這種設(shè)計中，系統(tǒng)快斜率瞬變和工作頻率很高，電纜、互連、印制板（PCB）和硅片將表現(xiàn)出與低速設(shè)計截然不同的行為，即出現(xiàn)信號完整性問題。
信號完整性問題能導致或者直接帶來諸如信號失真，定時錯誤，不正確的數(shù)據(jù)，地址、控制線和系統(tǒng)誤差等，甚至使系統(tǒng)崩潰，這已成為高速產(chǎn)品設(shè)計中非常值得注意的問題。
本文首先介紹了PCB信號完整性的問題，其次闡述了PCB信號完整性的步驟，最后介紹了如何確保PCB設(shè)計信號完整性的方法。
PCB信號完整性的問題
PCB的信號完整性問題主要包括信號反射、串擾、信號延遲和時序錯誤。
1、反射：信號在傳輸線上傳輸時，當高速PCB上傳輸線的特征阻抗與信號的源端阻抗或負載阻抗不匹配時，信號會發(fā)生反射，使信號波形出現(xiàn)過沖、下沖和由此導致的振鈴現(xiàn)象。
過沖（Overshoot）是指信號跳變的第一個峰值（或谷值），它是在電源電平之上或參考地電平之下的額外電壓效應；
下沖（Undershoot）是指信號跳變的下一 個谷值（或峰值）。
展開 論壇電磁，信號完整性課程太少了！
相比某秀，平臺電磁，信號完整性，光學等課程太少了！ 建議參考某秀平臺，拉專業(yè)老師入駐，繼續(xù)出高質(zhì)量系統(tǒng)課程！ 希望平臺越來越好，課程質(zhì)量數(shù)量越來越高！
信號完整性 | Ansys助力Autodesk Fusion 360改進PCB設(shè)計
由Ansys技術(shù)支持的Fusion 360信號完整性擴展在走線上疊加了色圖，以指示走線是否在公差范圍內(nèi)。工程師可以立即查看走線中可能存在問題的地方（如不連續(xù)性），并可以移動走線（比如將走線拉直、或者將走線變寬、變窄），直至電路板上的所有走線都在顏色編碼所示的公差范圍內(nèi)。此外，該擴展還可以提供有關(guān)信號長度、發(fā)射器到接收器的時間、電感、電阻、電容、延遲等參數(shù)的數(shù)據(jù)。
當達到了阻抗和公差要求，電路板就可以被用于研發(fā)流程的下一個步驟。由于已經(jīng)過Ansys電磁工具的驗證，工程團隊可以確信PCB走線部分的設(shè)計是可靠的。
該嵌入式集成基于Fusion 360的Ansys電子數(shù)據(jù)庫（EDB）導出功能，可輕松連接Ansys Electronics Desktop，并讓信號完整性/電磁（SI/EMI）分析人員能夠繼續(xù)對產(chǎn)品的電磁性能進行詳細的仿真以及生成報告。通過結(jié)合使用Fusion 360信號完整性擴展和Ansys Electronics Desktop工作流程，用戶可以在研發(fā)流程的所有部分嵌入電磁學分析，加速產(chǎn)品上市進程，保證電磁兼容性（EMC），以及提高創(chuàng)新敏捷性，從而研發(fā)更智能的產(chǎn)品。
為PCB設(shè)計人員帶來的益處
Fusion 360信號完整性擴展可在設(shè)計流程的早期階段為PCB設(shè)計人員提供走線的，近乎實時的信號完整性數(shù)據(jù)，避免了多個樣板的打樣和測試，以及成本高昂的設(shè)計返工，從而節(jié)省了時間和資金。
展開 免費網(wǎng)絡(luò)課程| ANSYS SIwave信號完整性仿真基礎(chǔ)
ANSYS SIwave是一款特別針對PCB、芯片封裝的SI/PI/EMC仿真工具，他與EDA設(shè)計工具無縫集成，涵蓋PCB從直流設(shè)計到去耦電容設(shè)計，從高速設(shè)計到EMC設(shè)計各個方面，幫助工程師深刻洞察電路器件與電磁場器件的相互作用，并能自動考慮PCB板上所有互連結(jié)構(gòu)，如走線，過孔和焊盤等，對高速信號完整性及電源完整性進行評估分析。
課程大綱：
1.SI/PI仿真必要性
2.SIwave功能介紹
3.SIwave信號完整性軟件操作演示
課程對象
主要面向汽車電子、通信、高科技等行業(yè)的電子產(chǎn)品設(shè)計工程師或仿真工程師
培訓時長
2小時
培訓時間
3月24日（周二）19:30-21:30AM
主講講師簡介
劉捷,碩士學位,畢業(yè)于華中科技大學電信學院。現(xiàn)任IDAJ中國ANSYS高頻電磁產(chǎn)品技術(shù)經(jīng)理。曾就職于業(yè)界知名通信公司從事射頻及光電硬件研發(fā)工作11年。
展開 【往年優(yōu)秀論文】基于S 參數(shù)模型的信號完整性仿真驗證
摘 要：為了驗證頻域S 參數(shù)模型在PCB 信號完整性時域仿真方面的有效性，給出了一種基于信號線S 參數(shù)模型的信號完整性仿真驗證的方法并通過試驗進行了驗證。通過矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀（VNA）測試PCB 信號線單端開路S 參數(shù)對ANSYS SIwave 軟件的PCB 走線S 參數(shù)模型結(jié)果進行修正，利用高速示波器對ANSYS Designer 軟件的時域仿真結(jié)果進行驗證。對某電子控制器PCB 的仿真和測試表明，該仿真驗證方法能夠比較有效地進行信號完整性分析。
1. 引言
傳統(tǒng)的“樣機-測試-改進-新樣機”式PCB 設(shè)計方法不僅耗時長、效率低、成本高，而且不能滿足產(chǎn)品快速更新?lián)Q代的需求，固有的設(shè)計理念在進行高速復雜電路設(shè)計時顯得捉襟見肘。而如果能夠采用軟件進行信號完整性（Signal Integrity，SI）仿真分析，不僅能夠直觀地觀測各類信號的性能指標，還能有效地縮短研發(fā)周期、提高產(chǎn)品設(shè)計的一次成功率。
廣義的信號完整性問題是指包括反射、串擾、時延、EMI、同步開關(guān)噪聲、地彈、軌道塌陷等在內(nèi)的所有影響信號質(zhì)量的因素及其表現(xiàn)。目前，信號完整性分析的主要集中在時域仿真分析方面，主要代表軟件有Cadence[3]
，HyperLynx等，但是時域仿真不能很好的評價電源地平面諧振、電源地阻抗等電源完整性問題，這時就需要引入頻域模型。
本文是在基于時域信號完整性仿真分析流程的基礎(chǔ)上，引入了信號線頻域S 參數(shù)模型，并給出了基于S 參數(shù)模型的信號完整性仿真驗證流程。采用了ANSYS 公司的兩款電磁仿真軟件SIwave 及Designer 進行信號完整性仿真分析，并通過矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀（VNA）和高速示波器對相關(guān)仿真參數(shù)進行了測試驗證。
展開 關(guān)于信號完整性，你該了解的 | 招聘技術(shù)支持工程師
ANSYS芯片-封裝-系統(tǒng) (CPS) 設(shè)計流程實現(xiàn)了強大的仿真功能，加快實現(xiàn)高速電子設(shè)備的電源完整性、信號完整性和 EMI 分析的速度。自動化熱力分析和集成式結(jié)構(gòu)分析功能在芯片-封裝-主板上補足了業(yè)內(nèi)最全面的芯片感知和系統(tǒng)感知仿真解決方案。
ANSYS 信號完整性 (SI) 分析產(chǎn)品對于現(xiàn)代高速電子設(shè)備中的高速串行通道、并行總線和完整的供電系統(tǒng)的設(shè)計十分重要。這些集成電磁學 (EM) 和電路仿真工具可預測 EMI/EMC、電源完整性和 SI 問題, 從而在構(gòu)建和測試前優(yōu)化系統(tǒng)性能。
許多影響印刷電路板 (PCB) 的電氣和熱力問題會對電子產(chǎn)品的整體信號完整性造成不利影響，如電磁干擾 (EMI)、串擾、電源完整性、過熱等。這些很難預測，測量起來也很昂貴。ANSYS 解決方案能夠減少高速數(shù)字系統(tǒng)的信號完整性問題，提高其可靠性和性能，從而一次性成功完成設(shè)計。
設(shè)計自動化功能使用戶可以：
從常用的布局工具導入設(shè)計
執(zhí)行嚴格的電磁提取
耦合到全電路仿真
ANSYS中國技術(shù)支持團隊正在招兵買馬，現(xiàn)開放一個針對信號完整性的售后工程師崗位，此次招聘職位將面向ANSYS四地辦公室：北京、上海、成都及深圳，歡迎各位有志者踴躍申請！
展開 
官方免費 | 3DIC HBM的信號與電源完整性分析在AI芯片的應用
但是HBM設(shè)計實施卻很困難，除了滿足嚴苛的interposer設(shè)計規(guī)則及信號完整性規(guī)則外，還必須考慮高位寬（1024 bits/2048 bits甚至4096 Bits）同步開關(guān)噪聲問題。本次研討會將聚焦HBM設(shè)計面臨的挑戰(zhàn)，并以一個全新的視角刨析針對3DIC HBM信號和電源完整性問題和相應的解決方案。
講師簡介：
張書強，Ansys中國半導體事業(yè)部技術(shù)支持經(jīng)理，自2010年加入Ansys以來，一直從事芯片-封裝-系統(tǒng)協(xié)同設(shè)計和協(xié)同仿真領(lǐng)域的技術(shù)支持工作。主要研究領(lǐng)域：芯片-封裝-系統(tǒng)電源/信號/熱完整性協(xié)同仿真分析，芯片功耗噪聲簽核分析。
時間：
2020/05/07 16:00~17:00
報名方式：
掃碼報名
或點擊鏈接報名：http://event.31huiyi.com/1854380264/index?c=jishulink
展開 資料包精選：PCB仿真設(shè)計、HyperLynx、Xpedition、電路設(shè)計、信號完整性...你要的都有！
隨著PCB高速信號設(shè)計越發(fā)普遍，電子電路的設(shè)計越發(fā)面臨信號完整性、電源完整性、熱、電磁兼容等問題挑戰(zhàn)。在設(shè)計中引入仿真驗證手段，將大大提升產(chǎn)品開發(fā)效率，設(shè)計正確性，實現(xiàn)產(chǎn)品最快的推向市場。
其中PCB仿真設(shè)計、Mentor、HyperLynx、Altium Designer、SI/PI、Xpedition、PDN噪聲分析因為代表了未來發(fā)展趨勢，所以廣受電子工程師歡迎。
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資料節(jié)選
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直播推薦
同時，歡迎報名《PDN噪聲分析和優(yōu)化》直播，主要講述了嘗試對 Die 到穩(wěn)壓模塊的完整PDN 進行建模，并對芯片電源域進行瞬態(tài)紋波仿真、討論時域和頻域仿真對于PDN噪聲分析的適用范圍，并闡述PDN 設(shè)計與優(yōu)化的實用方法。
展開 【Ansys線上直播回看】3DIC HBM的信號與電源完整性分析在AI芯片的應用
但是HBM設(shè)計實施卻很困難，除了滿足嚴苛的interposer設(shè)計規(guī)則及信號完整性規(guī)則外，還必須考慮高位寬（1024 bits/2048 bits甚至4096 Bits）同步開關(guān)噪聲問題。
此次網(wǎng)絡(luò)直播吸引了眾多觀眾在線觀看，在會后我們也陸續(xù)收到在線觀眾以及其他用戶前來詢問，在此附上本場網(wǎng)絡(luò)直播錄播內(nèi)容，供大家回看學習。
隆重向大家推出Ansys行業(yè)應用大講堂“仿真體系建設(shè)驅(qū)動數(shù)字創(chuàng)新”系列在線研討會；5月，我們還將迎來Ansys 2020 R1針對SI/PI和EMC技術(shù)亮點及案例系列專題網(wǎng)絡(luò)研討會。非常有幸邀請到多位高級工程師為系列專題助陣，歡迎積極報名參加并關(guān)注后續(xù)精彩內(nèi)容！
▼▼▼2020 Ansys網(wǎng)絡(luò)研討會有獎反饋 - 可免費獲取本場錄播和講解資料，參與者均可獲得千元培訓券及技術(shù)鄰金幣獎勵！
關(guān)于Simulation World
Simulation World是一場面向全球觀眾且為免費的在線虛擬盛會，將于2020年6月10日-11日舉行，屆時，來自Ansys，客戶和合作伙伴多名演講者將在此發(fā)表主題演講。內(nèi)容涵蓋自動駕駛、電氣化、工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)以及后疫情時代的數(shù)字化轉(zhuǎn)型等前沿趨勢探討，Ansys合作伙伴也將在其冠名的虛擬展廳中展示相關(guān)解決方案。立即掃碼報名！
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展開 平臺上關(guān)于電磁仿真和信號完整性仿真、以及光學仿真的課程太少啦，能否宣傳下，有老師出課程么？
其它某平臺有不少電磁仿真和信號完整性仿真及光學仿真的課程，希望我們平臺也能有，希望我們平臺越來越好，課程越來越豐富。MSC的cradle cfd系列
