電源完整性分析的案例
Wisim DC：重塑電源完整性分析新標桿
在高速電路設計的領域里，電源完整性（Power Integrity, PI）已成為確保系統穩定運行的關鍵要素。隨著信號頻率的不斷攀升，電源網絡中的噪聲和阻抗不匹配問題日益凸顯，對設計工程師提出了前所未有的挑戰。在此背景下，一款高效、精準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
在高速數字系統中，電源完整性直接關聯到信號的完整性、系統的穩定性和能效。電源網絡中的任何波動或噪聲都可能引起信號質量的惡化，導致數據傳輸錯誤、系統崩潰甚至硬件損壞。因此，在設計初期就進行詳盡的電源完整性分析，預測并解決潛在問題，是確保產品成功的關鍵步驟。
傳統上，電源完整性分析依賴于復雜的數學模型和耗時的仿真過程，這對設計工程師的專業技能和時間管理提出了極高要求。然而，隨著技術的進步和設計復雜度的增加，傳統的分析手段已難以滿足當前高速電路設計的需求。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設計特性的電源完整性分析工具。
二、Wisim DC：國產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物理驗證仿真工具?？煽焖僭\斷IC封裝和系統級板圖內的設計缺陷和電源管理風險，通過定位板圖中的“熱點”，自動優化VRM感應線位置，使系統PDN達到最優設計。
基于三維全波電磁場有限元FEM理論，運用2D/3D自適應網格剖分技術和自動對齊約簡技術，搭配大規模稀疏矩陣求解器和先進的并行計算技術。使得Wisim DC可以仿真跨多個數量級的大尺度的多層版圖時表現出卓越的HPC仿真計算能力。
Wisim DC主界面
Wisim DC集成了最新的電源完整性分析技術和先進的設計理念，旨在為設計工程師提供一個高效、準確且易于上手的分析平臺。
展開 電源完整性仿真與EMC分析
降低信號的反射和串擾；改進信號的回流路徑，降低電源分配系統阻抗，同步開關噪聲，消除PCB上關鍵點和關鍵頻率的諧振，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，產品的EMC問題成為EDA設計的最大難點。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，傳統的EMI設計方法顯得力不從心。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設計階段控制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． 優化電源地系統阻抗－電源完整性分析
3． 降低串擾和反射－信號完整性分析
4． 改善同步開關噪聲－信號完整性分析
5．
展開 2.5DIC硅中介電源完整性和可靠性簽核挑戰和解決方案【8月19日直播】
2.5DIC 硅中介電源是 2.5D 集成芯片（2.5DIC）技術中，通過硅中介層為堆疊或并排集成的各種芯片提供電源分配、傳輸和管理的系統。在 2.5D 集成芯片（2.5DIC）中，硅中介層（Silicon Interposer）作為異構芯片（如邏輯芯片、存儲芯片、加速器等）的 “互連樞紐”，其電源完整性（Power Integrity, PI） 和可靠性（Reliability） 是決定系統性能、穩定性和壽命的核心因素。電源完整性確保電源在傳輸和分配過程中滿足芯片的電壓精度和噪聲要求；可靠性則保障電源系統在長期工作中抵御物理、化學或熱應力導致的失效。
8月19日，Ansys官方策劃的研討會『2.5DIC硅中介電源完整性和可靠性簽核挑戰和解決方案』講解一種全新的仿真工作流程，下滑預約學習??
時間：8月19日（星期二），16：00-17：00
內容簡介：在缺少系統級芯片（SOC）數據的前提下，對中介層進行獨立仿真變得非常棘手和挑戰。在沒有系統級芯片（SOC）數據的情況下，通過對電網的穩健性檢查、層壓降分析、電遷移（EM）評估以及抗靜電放電（ESD）和電流密度檢查，來確保僅中介層設計的簽收安全性，并提高設計簽收效率。基于這些挑戰，我們提出了全新的仿真工作流程。
講師：
王曉東 | Ansys主任應用工程師
負責RedHawk/RedHawk_SC/RedHawk_SC_Electrothermal等產品的售前和售后技術支持，專注于Multi-physics，2.5D/3DIC 電源完整性分析，熱分析，以及應力分析等聯合仿真解決方案領域。
展開 ANSYS的自發熱、電源完整性和電遷移解決方案通過三星代工的認證
此次認證有助于用戶打造高電源效率、高可靠性的5G和人工智能芯片組，滿足高性能計算、移動和汽車應用的要求
得益于ANSYS的電源完整性和可靠性分析解決方案獲得了三星代工的認證和支持，三星代工和ANSYS的客戶將能夠創建新一代高穩定性、高可靠性電子產品。此次認證有助于實現電源和信號網絡的提取、靜態和動態壓降分析、自發熱和電遷移分析，從而滿足三星代工最新7LPP（7nm Low Power Plus）光刻工藝技術的要求。
三星代工的7LPP是其首款采用EUV光刻技術的半導體工藝技術，這種尖端工藝技術大幅降低了復雜性，而且相對于前一代10nm FinFET技術而言能夠顯著改進良品率，并縮短周轉時間。
三星電子的代工廠市場營銷團隊副總裁Ryan Sanghyun Lee指出：“客戶能夠利用7LPP工藝技術打造突破性產品，在新一代移動、HPC和汽車應用中將5G和智能產品與人工智能緊密聯系在一起。采用通過7LPP認證的ANSYS解決方案，我們雙方共同的客戶不僅能夠創建更高電源效率、更小封裝的5G移動芯片組，以支持更輕薄的手機設計，而且還能為計算強度較高的深度學習應用提供AI芯片，以滿足云端和邊緣計算的要求?！?ANSYS的總經理John Lee指出：“ANSYS和三星代工長期致力于為芯片、封裝和系統等各個領域的電源完整性、熱和可靠性驗收提供綜合全面的設計方法，從而幫助客戶成功研發出穩健可靠的創新型產品。通過三星的先進晶圓代工生態系統（SAFE）計劃，我們將繼續提供業界領先的工藝平臺，這樣我們的客戶就能加速創建高穩定性電子系統，同時盡可能減少設計成本和風險?！?/span>
展開 
RedHawk-SC-Electrothermal 2023新功能: TSMC 3Dblox 電源和熱完整性分析
主要研究領域：芯片-封裝-系統電源/信號/熱完整性協同仿真分析。
報名方式
點擊下方鏈接 免費 報名直播??
https://s.jishulink.com/AyF9aI
Ansys將于6月15日推出「仿真賦能研發創新——Ansys西南區域產品研討論會」
本次線下活動將介紹最新的 Ansys 全系列產品解決方案，Ansys 技術專家將分享Ansys產品及典型行業應用，觀眾還有機會近距離進行互動交流，歡迎大家報名參會。
Axelera AI采用Ansys提高邊緣AI平臺芯片電源及性能完整性
Ansys綜合的電源分析可降低項目風險，提高預測精度，并助力Axelera AI全新Metis AI平臺加速上市進程
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主要亮點
Axelera AI將Ansys軟件引入到一個自上而下的包含兩個步驟的流程中，以驗證平臺芯片的平面布局圖質量和IR壓降，其可應對有限資源及生產制造的時序挑戰
Ansys的產品、許可和技術支持可為Axelera AI執行未來研發計劃提供極高的靈活性
邊緣人工智能（AI）領域的強大高級解決方案供應商Axelera AI宣布選擇Ansys仿真軟件為其高性能Metis AI處理單元（AIPU）執行數字電源完整性簽核。這項工作是Axelera AI與Ansys合作的一部分，主要用于構建其近期面向邊緣計算機視覺AI推斷發布的軟硬件平臺Metis AI。該技術能夠在大幅降低當前解決方案的成本和功耗的同時，實現高級加速性能和可用性。
邏輯芯片跨各種電源及時鐘域的交互，可能會導致芯片故障。Axelera AI需要驗證其Metis AIPU，其中包含達1億個柵極或簡單開關電路，以及負責執行對數字電路至關重要的運算的不同時鐘域和電源域等。這些交互很難使用傳統工具及傳統方法分析，其不僅缺乏準確性，而且已被證明太過耗費資源、且耗時。
Axelera AI制定了一個自上而下并受Ansys軟件支持的兩步工作流程，以了解平面布局圖質量及IR壓降。
展開 一期一會 | 什么是電源完整性？
在虛擬測量和分析中，最重要的部分是確保仿真能夠考慮所有實際工作條件和使用場景，以確保能夠識別和解決所有潛在的電源完整性問題。
電源完整性的測量和分析
即使在經過廣泛的仿真和電源完整性簽核后，大多數設計流程仍然需要物理測試。測試臺上所需的測量和分析與仿真中使用的測量和分析類似。工程師或技術人員將探針放置在PCB上的關鍵位置，來測量隨時間變化的電壓值。然后，示波器可以使用這些數據生成眼圖，以比較輸入和輸出信號。
此外，使用熱成像攝像頭或熱電偶來監控隨時間變化的溫度，也是物理測試中的必要部分。與數字環境中一樣，器件應能夠適用于許多不同的環境條件和使用場景，以確?？煽康男阅?。
展開 Ansys再獲三星Foundry認證，其熱完整性和電源完整性解決方案被用于三星多芯片封裝技術
Ansys多物理場平臺提供經過驗證的解決方案，可應對仿真和管理異構2.5D/3D-IC多芯片系統的電源和熱效應方面的挑戰
主要亮點
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證，可與三星Foundry X-Cube技術共同用于3D封裝
Ansys? Icepak?被用于驗證RedHawk-SC Electrothermal的預測準確度
Ansys宣布Ansys RedHawk電源完整性和熱驗證平臺已通過三星Foundry認證，可用于其異構多芯片封裝技術系列。三星與Ansys的合作證明電源和熱管理對于先進的并排（2.5D）和3D集成電路（3D-IC）系統的可靠性和性能的重要性。
3D-IC技術既能夠使眾多用于高性能計算、智能手機、網絡、人工智能和圖形處理的領先半導體產品成為可能，也可以幫助企業在其市場上實現競爭差異化。三星可提供一系列2.5D封裝選項（I-Cube和H-Cube），以及采用X-Cube技術的3D垂直堆疊。多個芯片的高密度集成帶來了散熱方面的重大挑戰；單個芯片可以消耗超過100W的功率，因此必須通過極為精細的微凸點連接進行布線。
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設計實施卻很困難，除了滿足嚴苛的interposer設計規則及信號完整性規則外，還必須考慮高位寬（1024 bits/2048 bits甚至4096 Bits）同步開關噪聲問題。本次研討會將聚焦HBM設計面臨的挑戰，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中國半導體事業部技術支持經理，自2010年加入Ansys以來，一直從事芯片-封裝-系統協同設計和協同仿真領域的技術支持工作。主要研究領域：芯片-封裝-系統電源/信號/熱完整性協同仿真分析，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 ANSYS半導體專題培訓視頻：芯片-封裝-系統電源完整性綜合協同分析
RedHawk和RedHawk_CPA有助于實現封裝 /系統感知的芯片功率噪聲簽核，而RedHawk_CPM和RedHawk_CMA可以提供芯片功率模型（CPM），并擴展它以在CMA和Siwave中實現全帶寬芯片感知系統PI分析。
http://www.ansys.com/zh-cn/other/zh-cn/training-center-semiconductors
ANSYS 精確的片上電源完整性與可靠性
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：網頁鏈接
【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設計實施卻很困難，除了滿足嚴苛的interposer設計規則及信號完整性規則外，還必須考慮高位寬（1024 bits/2048 bits甚至4096 Bits）同步開關噪聲問題。
此次網絡直播吸引了眾多觀眾在線觀看，在會后我們也陸續收到在線觀眾以及其他用戶前來詢問，在此附上本場網絡直播錄播內容，供大家回看學習。
隆重向大家推出Ansys行業應用大講堂“仿真體系建設驅動數字創新”系列在線研討會；5月，我們還將迎來Ansys 2020 R1針對SI/PI和EMC技術亮點及案例系列專題網絡研討會。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注后續精彩內容！
▼▼▼2020 Ansys網絡研討會有獎反饋 - 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鄰金幣獎勵！
關于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表主題演講。內容涵蓋自動駕駛、電氣化、工業物聯網以及后疫情時代的數字化轉型等前沿趨勢探討，Ansys合作伙伴也將在其冠名的虛擬展廳中展示相關解決方案。立即掃碼報名！
『或點擊此處進入報名通道』
展開 ANSYS電源完整性及可靠性簽核解決方案助力MELLANOX設計創新
2019年5月28日，Mellanox Technologies采用ANSYS電源完整性及可靠性簽核解決方案推進其FinFET設計決策，打造智能互聯解決方案與服務。利用ANSYS前沿的半導體解決方案，半導體互聯方案商Mellanox Technologies能比以往更快地滿足新一代高速網絡設計的性能要求。
功耗、散熱及可靠性等各種多物理場效應實現互聯的需求增加，這對FinFET設計收斂帶來巨大挑戰。盡管設計利潤率不斷縮小、項目時間更加緊迫，但多物理場分析在應對上述挑戰和設計極為復雜的大型高功耗芯片中起著至關重要的作用。Mellanox Technologies利用ANSYS技術以銳利的精度解決多物理場難題，并確保芯片的成功。
在不到24小時內以經過生產驗證的精度運行3倍大的設計，ANSYS RedHawk-SC's彈性計算可擴展性能夠擴大設計容量，從而加速獲得結果并提高生產效率。RedHawk-SC的彈性可擴展性可免去此前所需的費用成本，助力Mellanox Technologies實現計算資源最大化利用，展平式地分析全芯片以獲得更好的精度。
Mellanox Technologies后端總監Anton Rozen表示：“RedHawk-SC可針對我們以太網和InfiniBand互聯解決方案的復雜設計提供更高容量、精確度和靈活的資源利用率，用于模塊和全芯片展平式簽核分析。通過并行運行和進一步了解全芯片環境下的設計，我們已將電源完整性檢查效率大幅提高了3倍?！?ANSYS副總裁兼總經理John Lee指出：“RedHawk-SC使用一流的計算科學求解高級FinFET設計中最復雜的多物理場問題。過去一年，7nm設計加速了RedHawk-SC在行業領先企業中的應用。
展開 干貨 | 電源完整性基礎知識
先說一下，信號完整性為什么寫電源完整性？SI 只是針對高速信號的部分，這樣的理解沒有問題。如果提高認知，將SI 以大類來看，SI&PI&EMI 三者的關系：
所以，基礎知識系列里還是得講講電源完整性。話不多說，直接上圖：
01
區別
記得剛接觸信號完整性的時候，對電源完整性（PI）和電源工程師之間的關系是分不清的。后來才漸漸了解這里面的千差萬別。簡單來說，電源的產生與轉化，比如Buck電路，LDO，DC-DC等，源端部分這些是電源工程師來確定的。
電源工程師也會進行相關的電源可靠性設計與測試，比如耐壓余量，耐電流余量，保護設計（過壓、過溫、過流等）。這些工作是電源工程師的專業范疇。電源這一塊很復雜，光各種拓撲結構就已經讓人云里霧里了，絕對是可以深究的一份職業。
02
PDN
電源完整性（PI）更關注于電源路徑及終端，也就是電源分配網絡（PDN）。從源端穩壓模塊（VRM）經過路徑（單層直達或過孔轉換的幾個層面），到達終端，最終流向使用芯片或經過線纜到使用設備。
電源路徑與信號路徑是有區別的，電源分配網絡中一個電源路徑可以在一個節點分成多個路徑，或者說轉換成多個電源，終端掛多個元器件，可以理解為一對多。而信號路徑只能一對一。
既然電源分配網絡是為終端設備提供所需電源，那就是有要求，就需要對電源分配網絡管控。如信號路徑，除了保證返回電流，還要盡量保證返回路徑的低阻抗。由于是一對多的情況，這樣的管控，才能保證返回電流不相互重疊，不會發生地彈，即盡量避免開關噪聲（SSN）。
基本要求是，保證供電電壓穩定，至少能夠維持在一個很小的容差范圍內，通常在+/-5%以內。電源的測試中有紋波測試，這個紋波測試標準就是+/-5%。
展開 Ansys電源完整性仿真方案
、相間電容
‐ 耦合系數
‐ 銅損、磁芯 損耗
‐ 磁芯飽和特性
‐ Litz線損耗仿真
? 電熱耦合分析
‐ 電磁場分布式精確損耗到流體場的耦合
‐ 流體場溫度結果反饋到電磁場
VRM建模
1、先用頻譜儀測量出想要模擬的模塊的實際電源成分
2、以Circuit合成一個含有系統噪聲成分的電源輸入
系統電路的搭建
仿真結果
開關電源場路協同分析
? 瞬態時域仿真分析
? 電源效率分析
? 電路參數掃描分析
? 器件敏感度分析
? 電路統計學分析
? 電路最壞情況分析
? 電路參數優化分析
深圳市優飛迪科技有限公司成立于2010年，是一家專注于產品開發平臺解決方案與物聯網技術開發的國家級高新技術企業。
展開 