電源完整性
關(guān)注創(chuàng)建者：EMC仿真工作室 創(chuàng)建時(shí)間：2019-11-15
電源完整性的視頻教程
ANSYS SIwave電源完整性仿真操作詳解
本視頻是利用ANSYS SIwave軟件進(jìn)行電源完整性仿真操作詳解視頻 ，對PCB電源直流壓降仿真，及電源完整性去耦電容自動優(yōu)化仿真，從導(dǎo)入PCB設(shè)置，到仿真電源設(shè)置，電容選取，結(jié)果輸出審查，生成電源樹等全流程進(jìn)行詳細(xì)操作講解。
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3DIC HBM的信號與電源完整性分析在AI芯片的應(yīng)用
但是HBM設(shè)計(jì)實(shí)施卻很困難，除了滿足嚴(yán)苛的interposer設(shè)計(jì)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(jì)面臨的挑戰(zhàn)，并以一個(gè)全新的視角刨析針對3DIC HBM信號和電源完整性問題和相應(yīng)的解決方案。
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超大規(guī)模芯片電源完整性簽核平臺RedHawk-SC應(yīng)用分享
適用人群：芯片/封裝設(shè)計(jì)工程師以及CAD (EDA軟件管理人員) 超大規(guī)模芯片電源完整性簽核平臺RedHawk-SC應(yīng)用分享【已結(jié)束】? 直播時(shí)間：2020-05-14 16:00 隨著工藝及發(fā)展，工藝的variation更加復(fù)雜，芯片設(shè)計(jì)的margin越來越小。同時(shí)，更小節(jié)點(diǎn)帶來更大的規(guī)模、更低的電壓，對可靠性分析的精度已經(jīng)覆蓋率提出了更高的挑戰(zhàn)。
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電源完整性的實(shí)例教程
電源完整性（PI）屬于電子工程領(lǐng)域，專注于確保電子系統(tǒng)的電源輸送網(wǎng)絡(luò)（PDN）在整個(gè)系統(tǒng)中可以有效地提供穩(wěn)定的電源。為了可以正常工作，印刷電路板（PCB）、集成電路（IC）和IC封裝需要持續(xù)穩(wěn)定的供電電壓以及最小的電壓波動。同時(shí)，還不能干擾信號，并且最大限度地減少因發(fā)熱而損耗的能量。因此，設(shè)計(jì)中需要滿足電源完整性，從而提供可靠的信號完整性，使器件能夠在可接受的溫度范圍內(nèi)運(yùn)行，并最大限度地降低功耗。
工程師使用各種軟件工具和物理測試來評估、修改和改進(jìn)電子系統(tǒng)中的電源輸送網(wǎng)絡(luò)（通常也稱為電源分配網(wǎng)絡(luò)）。
電源完整性與信號完整性密切相關(guān)，而工程師通常會對兩者同時(shí)進(jìn)行分析。隨著電子系統(tǒng)變得更小、更復(fù)雜、電源要求更嚴(yán)格，以及頻率越高，電源完整性的重要性和挑戰(zhàn)也日益增加。
為什么電源完整性很重要？
乍看起來，相比于電子電路設(shè)計(jì)其他領(lǐng)域的復(fù)雜性，提供可靠的電源似乎相對簡單。只需將器件連接到電源，設(shè)置正確的電壓，然后為信號提供電源供電即可。然而，現(xiàn)實(shí)情況要復(fù)雜得多。電子的移動會產(chǎn)生磁場，從而干擾其他電路或由于電阻而導(dǎo)致功率損耗。
這就是為什么工程師都會在設(shè)計(jì)流程中盡早分析電源完整性，以發(fā)現(xiàn)任何潛在問題?，F(xiàn)代電子產(chǎn)品十分復(fù)雜，涉及多個(gè)組件、層和互連，因此提供適當(dāng)?shù)碾妷鹤兓秶鷺O具挑戰(zhàn)。
現(xiàn)代電子產(chǎn)品是復(fù)雜的多組件裝配體，包括多個(gè)層、層間過孔以及器件之間的復(fù)雜互連。它在寬頻范圍內(nèi)，不僅傳輸直流電源，同時(shí)也傳輸信號。
為了幫助我們理解電源完整性的重要性，我們不妨從三種主要類型的電源完整性問題入手。
電源電壓變化
外部交流電源或直流電源給電子系統(tǒng)供電。電源芯片將輸入電壓轉(zhuǎn)換為所需的系統(tǒng)直流電壓。但是，這種電源開關(guān)會引起瞬態(tài)電壓變化，由于電源網(wǎng)絡(luò)中電感的影響，導(dǎo)致供電電壓的峰值變化，這也被稱為電源噪聲或紋波。
引起電壓波動的另一個(gè)原因，是電流需求的快速變化。
展開 降低信號的反射和串?dāng)_；改進(jìn)信號的回流路徑，降低電源分配系統(tǒng)阻抗，同步開關(guān)噪聲，消除PCB上關(guān)鍵點(diǎn)和關(guān)鍵頻率的諧振，合理放置去耦電容改善電源地的阻抗與諧振，使用屏蔽過孔等措施減小PCB的邊緣輻射。
隨著信號的Tr變快，產(chǎn)品的EMC問題成為EDA設(shè)計(jì)的最大難點(diǎn)。EMC問題由來已久，涉及面較廣，隨著信號速率的提高和芯片尺寸的減少，傳統(tǒng)的EMI設(shè)計(jì)方法顯得力不從心。解決EMC問題和解決其它SI問題顯著的不同點(diǎn)在于EMC更依賴于測試，或者是仿真與測試過程兩者的融合，不同類型的EMI包括來自于信號互連的連接器，電纜，PCB的連線以及邊緣輻射等。
電源和信號完整性對EMI的性能有著直接的影響，從PCB設(shè)計(jì)階段控制EMI，能起到事半功倍的作用。我們通常采用下列幾種方法來分析并改進(jìn)信號和電源完整性，從而減小EMI輻射。
1． 減少電源地平面間噪聲－電源完整性分析
2． 優(yōu)化電源地系統(tǒng)阻抗－電源完整性分析
3． 降低串?dāng)_和反射－信號完整性分析
4． 改善同步開關(guān)噪聲－信號完整性分析
5．
展開 在高速電路設(shè)計(jì)的領(lǐng)域里，電源完整性（Power Integrity, PI）已成為確保系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行的關(guān)鍵要素。隨著信號頻率的不斷攀升，電源網(wǎng)絡(luò)中的噪聲和阻抗不匹配問題日益凸顯，對設(shè)計(jì)工程師提出了前所未有的挑戰(zhàn)。在此背景下，一款高效、精準(zhǔn)且易于使用的電源完整性分析工具顯得尤為重要。
一、電源完整性分析的重要性
在高速數(shù)字系統(tǒng)中，電源完整性直接關(guān)聯(lián)到信號的完整性、系統(tǒng)的穩(wěn)定性和能效。電源網(wǎng)絡(luò)中的任何波動或噪聲都可能引起信號質(zhì)量的惡化，導(dǎo)致數(shù)據(jù)傳輸錯(cuò)誤、系統(tǒng)崩潰甚至硬件損壞。因此，在設(shè)計(jì)初期就進(jìn)行詳盡的電源完整性分析，預(yù)測并解決潛在問題，是確保產(chǎn)品成功的關(guān)鍵步驟。
傳統(tǒng)上，電源完整性分析依賴于復(fù)雜的數(shù)學(xué)模型和耗時(shí)的仿真過程，這對設(shè)計(jì)工程師的專業(yè)技能和時(shí)間管理提出了極高要求。然而，隨著技術(shù)的進(jìn)步和設(shè)計(jì)復(fù)雜度的增加，傳統(tǒng)的分析手段已難以滿足當(dāng)前高速電路設(shè)計(jì)的需求。因此，市場迫切需要一款能夠簡化分析流程、提高分析精度并支持先進(jìn)設(shè)計(jì)特性的電源完整性分析工具。
二、Wisim DC：國產(chǎn)EDA軟件的璀璨明珠
Wisim DC是一款高效、高性能的平臺級電源完整性EDA物理驗(yàn)證仿真工具。可快速診斷IC封裝和系統(tǒng)級板圖內(nèi)的設(shè)計(jì)缺陷和電源管理風(fēng)險(xiǎn)，通過定位板圖中的“熱點(diǎn)”，自動優(yōu)化VRM感應(yīng)線位置，使系統(tǒng)PDN達(dá)到最優(yōu)設(shè)計(jì)。
基于三維全波電磁場有限元FEM理論，運(yùn)用2D/3D自適應(yīng)網(wǎng)格剖分技術(shù)和自動對齊約簡技術(shù)，搭配大規(guī)模稀疏矩陣求解器和先進(jìn)的并行計(jì)算技術(shù)。使得Wisim DC可以仿真跨多個(gè)數(shù)量級的大尺度的多層版圖時(shí)表現(xiàn)出卓越的HPC仿真計(jì)算能力。
Wisim DC主界面
Wisim DC集成了最新的電源完整性分析技術(shù)和先進(jìn)的設(shè)計(jì)理念，旨在為設(shè)計(jì)工程師提供一個(gè)高效、準(zhǔn)確且易于上手的分析平臺。
展開 ANSYS RedHawk-CPA確保封裝感知型片上電源完整性與可靠性，片上電源完整性與可靠性并不再局限于芯片本身。了解更多：網(wǎng)頁鏈接
Ansys多物理場平臺提供經(jīng)過驗(yàn)證的解決方案，可應(yīng)對仿真和管理異構(gòu)2.5D/3D-IC多芯片系統(tǒng)的電源和熱效應(yīng)方面的挑戰(zhàn)
主要亮點(diǎn)
Ansys? Redhawk-SC?和Ansys? Redhawk-SC Electrothermal?多物理場電源完整性與3D-IC熱完整性平臺均通過認(rèn)證，可與三星Foundry X-Cube技術(shù)共同用于3D封裝
Ansys? Icepak?被用于驗(yàn)證RedHawk-SC Electrothermal的預(yù)測準(zhǔn)確度
Ansys宣布Ansys RedHawk電源完整性和熱驗(yàn)證平臺已通過三星Foundry認(rèn)證，可用于其異構(gòu)多芯片封裝技術(shù)系列。三星與Ansys的合作證明電源和熱管理對于先進(jìn)的并排（2.5D）和3D集成電路（3D-IC）系統(tǒng)的可靠性和性能的重要性。
3D-IC技術(shù)既能夠使眾多用于高性能計(jì)算、智能手機(jī)、網(wǎng)絡(luò)、人工智能和圖形處理的領(lǐng)先半導(dǎo)體產(chǎn)品成為可能，也可以幫助企業(yè)在其市場上實(shí)現(xiàn)競爭差異化。三星可提供一系列2.5D封裝選項(xiàng)（I-Cube和H-Cube），以及采用X-Cube技術(shù)的3D垂直堆疊。多個(gè)芯片的高密度集成帶來了散熱方面的重大挑戰(zhàn)；單個(gè)芯片可以消耗超過100W的功率，因此必須通過極為精細(xì)的微凸點(diǎn)連接進(jìn)行布線。
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電源完整性的相關(guān)專題、標(biāo)簽、搜索
電源完整性的最新內(nèi)容
基于新思科技 RedHawk?SC? 的數(shù)字電源完整性分析、新思科技 Totem? 的模擬電源完整性分析以及 HFSS?IC Pro 的電磁提取解決方案，新思科技與臺積公司在相關(guān)領(lǐng)域的合作已從 A16? 制程進(jìn)一步擴(kuò)展至 A14。
NPU及其他專用處理器通常在不同的電壓等級和變化的功耗需求下運(yùn)行，因此這種復(fù)雜性還體現(xiàn)在跨多個(gè)域的電源完整性問題上。
另一項(xiàng)挑戰(zhàn)，是芯片中的機(jī)械應(yīng)力，因?yàn)閺?fù)雜結(jié)構(gòu)在裝配和運(yùn)行過程中會經(jīng)歷熱膨脹和收縮，產(chǎn)生應(yīng)力誘導(dǎo)的參數(shù)漂移，從而影響可靠性和電氣性能。
系統(tǒng)設(shè)計(jì)涵蓋從納米級晶體管到厘米級封裝以及更廣泛的范圍，因此，多尺度物理挑戰(zhàn)也變得越來越重要。
新思科技提供了一整套支持 Arm 架構(gòu)的設(shè)計(jì)工具組合，涵蓋邏輯綜合、電源完整性與可靠性分析，以及時(shí)序簽核與物理驗(yàn)證等解決方案。這些工具廣泛用于復(fù)雜高性能計(jì)算平臺的開發(fā)流程，支持在先進(jìn)制程節(jié)點(diǎn)上實(shí)現(xiàn)良好的可擴(kuò)展性和流片驗(yàn)證的成功實(shí)踐，從而幫助客戶實(shí)現(xiàn)更快的設(shè)計(jì)迭代周期。
隨著大屏顯示技術(shù)的不斷演進(jìn)，大尺寸顯示屏不僅朝著高分辨率、高刷新率方向快速發(fā)展，且因屏幕尺寸持續(xù)增大，需要同時(shí)驅(qū)動的多顆 Display IC數(shù)量，這使得高速信號鏈路的信號完整性（SI）和電源完整性（PI）問題日益突出。本論文基于Ansys仿真平臺，針對大尺寸屏的高速信號鏈路LVDS接口進(jìn)行系統(tǒng)性仿真分析。
三大核心挑戰(zhàn)：
信號完整性（SI） ：2.5D/3D封裝下，高密度互連帶來信號串?dāng)_、傳輸延遲
電源完整性（PI） ：芯片堆疊導(dǎo)致電源噪聲激增，影響系統(tǒng)穩(wěn)定性
熱管理：高功耗芯片需要精密散熱設(shè)計(jì)，熱-電-磁-結(jié)構(gòu)多重耦合
NO.1 征服先進(jìn)封裝信號與電源挑戰(zhàn)——Ansys SIPI一站式解決方案
核心價(jià)值：在先進(jìn)封裝（如2.5D/3D-IC
模擬設(shè)計(jì)：支持集成的電源完整性與電磁分析，大幅提升運(yùn)行效率、易用性和調(diào)試速度。
這些首批 Multiphysics?Fusion 集成產(chǎn)品現(xiàn)已面向測試客戶開放試用，預(yù)計(jì)將在未來數(shù)月內(nèi)正式投生產(chǎn)使用。
以 AgentEngineer 技術(shù)開啟芯片設(shè)計(jì)全新范式
新思科技正在向其領(lǐng)先的 EDA 解決方案中持續(xù)開創(chuàng)具有更高自主性的人工智能能力。
Ansys HFSS?PI引入了全新的寬帶3D電源完整性仿真功能，其性能足以應(yīng)對當(dāng)今的IC、封裝和電路板供電挑戰(zhàn)。HFSS?PI專為新一代芯片?封裝集成、更高密度布局和先進(jìn)3D封裝而打造，可實(shí)現(xiàn)大規(guī)模3D電源完整性分析，并深入解析復(fù)雜耦合機(jī)制和回流路徑行為。
<ul><li>新思科技助力 Innatera 設(shè)計(jì)芯片，實(shí)現(xiàn)邊緣端的實(shí)時(shí)、高能效 AI 處理，加速推動物理人工智能領(lǐng)域下一代應(yīng)用的開發(fā)</li><li>新思科技 PathFinder-SC? 簽核解決方案以更高精度提供更準(zhǔn)確的版圖級結(jié)果，專業(yè)管理設(shè)計(jì)需求，并支持早期階段分析</li><li>新思科技 Totem? 電源完整性平臺支持晶體管級分析，為超低功耗 AI 處理器提供可靠的電力傳輸與性能優(yōu)化
電源與信號完整性電源完整性（PI）和信號完整性（SI）始終是IC設(shè)計(jì)的核心問題。3D-IC復(fù)雜的幾何結(jié)構(gòu)使PI/SI分析更加困難，而且功耗與溫度之間存在耦合關(guān)系：不同模塊功耗不同，產(chǎn)生局部溫度差異，反過來又影響電路的電氣行為。設(shè)計(jì)人員需要綜合考慮這些多物理場效應(yīng)，才能優(yōu)化系統(tǒng)的電源完整性。
T型槽平臺加工工藝詳解：從鑄造到精加工的完整流程箱式
T型槽平臺（箱式）作為機(jī)械裝配、機(jī)床調(diào)試、工裝定點(diǎn)的核心基準(zhǔn)裝備，其加工工藝直接影響精度穩(wěn)定性與使用壽命。箱式結(jié)構(gòu)憑借剛性強(qiáng)、受力均勻的特點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于各類工業(yè)場景。。
###一、前期準(zhǔn)備：圖紙?jiān)O(shè)計(jì)與材質(zhì)選型
加工前需結(jié)合使用場景，設(shè)計(jì)箱式T型槽平臺的結(jié)構(gòu)圖紙，明確臺面尺寸、T型槽規(guī)格、筋板布局等參數(shù)，確保符合行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)
