Sl贫析 设计流程中的SI分析

由于系统时钟频率的增加和上升及下降时间的缩短，信号完整性设计变得越来越重要。然而，绝大多数数字电路设计者并没意识到信号完整性问题的重要性，或者是直到设计的最后阶段才初步认识到。信号完整性一直以来都是硬件工程师必备的设计经验中的一项，但是在数字电路设计中长期被忽略。

现代数字电路的频率可高达吉赫兹，并且上升时间在50 ps以内。在这样的速率下，在PCB设计走线上的疏忽即使只有一英尺，由此造成的电压、时延和接口问题也不仅仅局限在这一根线上，还将会影响到全板及相邻的电路板。

设计流程中的SI分析 信号完整性并不是一个新的现象，但是在数字领域早期并没有受到关注。随着信息技术的发展和Intemet时代的到来，人们需要通过各种高速数字通信／计算系统来进行联系。在这个巨大的市场中，信号完整性分析在保证这些电子产品系统可靠的运行方面扮演着越来越关键的角色。没有预先SI指导，样机可能永远只能在测试台上，没有布线后SI验证，产品可能到应用中就会出错o SI分析贯穿高速设计整个流程，并且紧密地和每一个设计步骤结合在一起，如图9-10所示。通常来讲，SI分析有两个状态：布线前分析和布线后分析。

在布线前，SI分析可以用来选择I/O工艺、时钟分布、芯片封装类型、器件类型、板层堆栈、管脚分配、网络拓扑、端接策略等。SI分析综合考虑多种设计参数，形成的方案用来作为器件布局和布线的指导，保证物理版图的信号完整性。它将遵循噪声和时序要求oSI分析将减少反复设计和布局／布线返工，从而减少设计周期。

布线后，SI分析可以验证SI设计指南和设计限制的正确性。它将检查当前设计中的SI冲突，如反射噪声、振铃、串扰和地弹。同时揭示在布线前被忽视的SI问题，因为布线后分析是基于实现物理版图数据而不是预测的数据或者模型，总之它可以得到更精确的仿真结果。

如果在整个设计过程中都完全遵循SI分析，可以快速实现可靠的高性能系统。在过去，版图工程师所制作的物理设计仅仅是用来进行机械制作的机械版图，几乎不涉及任何信号完整性的设计。随着电子系统向高速发展，负责开发硬件的系统工程师逐渐要考虑信号完整性设计，如制定设计规则和布线限制。通常，他们这方面的知识来自以往产品设计师积累的经验，所以他们并不了解SI问题的本质。

面对这种挑战，需要专业的SI工程师的加盟。当考虑使用新工艺时，如新的器件或者新的芯片封装或者板的生产工艺时，SI工程师将从SI方面来分析技术的电气特性，然后通过SI建模和仿真软件进行仿真以制定布线指南。这些SI工具应该足够精确以建模板级互连，如过孑L、走线、平面堆栈。同时还必须具有足够的仿真速度，在进行驱动／负载模型选择和端接策略时进行将是怎样( What If)分析。最后，SI工程师将制定出一系列的谩计规则并传递给设计工程师和布线工程师。然后设计工程师（负责整体系统设计）需要确保设计规则被充分执行。在板的初步布线和布局完成以后就可以对关键线网进行局部分析，也可以进行布线后验证oSI分析过程会涉及许多相关网络，因此仿真速度必须要快，即使是它有可能达不到SI工程师所希望的精度。一旦布线工程师得到SI方面的布局和布线规则，他们就可以产生一个优化的基于这些限制的物理设计，并且将提供一个布线系统中有关SI冲突方面的报告。对于这些冲突，布线工程师将与设计工程师和系统工程师一起解决这些SI问题。