ChannelExpert平臺如何對DDR信號進行時域眼圖仿真分析

前言

隨著云計算、互聯(lián)網(wǎng)和物聯(lián)網(wǎng)的快速發(fā)展，電子產(chǎn)業(yè)在半導體技術的推動下，產(chǎn)品的功能不斷增強，集成度不斷提高，信號速率不斷加快，產(chǎn)品的研發(fā)周期也日益縮短。由于電子產(chǎn)品持續(xù)向小型化、精密化和高速化發(fā)展，高速通道的設計需要全面考慮從發(fā)送端、過孔、傳輸線到接收端的整個通信鏈路，并支持對Buffer模型（IBIS/AMI）、S參數(shù)、傳輸線模型和Spice模型等的精確仿真。

ChannelExpert提供了一種快速、準確且簡單的方法來分析、評估和解決高速通道信號完整性問題，并內(nèi)置了業(yè)內(nèi)先進的時域仿真引擎Xspice、2D傳輸線求解器、卷積求解器以及高級分析模塊。

本文主要使用芯和半導體ChannelExpert平臺演示如何對DDR信號進行時域眼圖仿真分析，從而提升通道的整體性能。

ChannelExpert平臺簡介

芯和半導體的ChannelExpert平臺支持：數(shù)字電路拓撲抽取、高速串Serdes通道分析、DDR通道分析以及串擾前仿真等。

DDR仿真流程可以通過bus形式構建拓撲，進行瞬態(tài)、PDA、統(tǒng)計、卷積分析，支持并行總線的IBIS-AMI仿真。

Serdes統(tǒng)計眼圖分析，內(nèi)嵌統(tǒng)計眼圖仿真引擎，快速獲得準確的BER和浴盆曲線。

層次化原理圖支持用戶對所有感興趣的參數(shù)進行高級分析，如掃描、調(diào)諧、優(yōu)化、Yield和DOE分析。

支持靈活的后處理與結果分析，內(nèi)嵌的畫圖模塊可以方便顯示S參數(shù)、v/t曲線和眼圖等。

支持Python腳本錄制與回放功能。

ChannelExpert

DDR BUS時域眼圖仿真分析流程介紹

DDR信號的通道仿真主要分析數(shù)據(jù)和地址控制命令信號；數(shù)據(jù)信號的仿真又分為寫操作和讀操作。本流程以數(shù)據(jù)信號的寫操作仿真流程演示。

1.新建Channel仿真工程

打開ChannelExpert軟件，點擊Home菜單欄下的NewProject，選擇工程存放路徑，點擊“選擇文件夾”，新建工程Project1；點擊New Channel，生成Channel1仿真工程。

圖1

新建Channel仿真工程

2.DDR Ctrl IBIS Model導入和Bus設置

右側Components窗口，Type下拉框選擇DDR，點擊IBISCtrl圖標，按住左鍵拖拽到編輯框內(nèi)。雙擊模塊進入模型導入對話框，點擊Browse選擇要導入的IBIS Model，點擊“打開”，完成模型導入 。

在Bus definitions欄分別定義Bus Group、Time Ref、Signal Names，點擊OK，完成Ctrl端模型及Bus設置。

圖2

DDR Ctrl IBIS Model導入和Bus設置

3.S參數(shù)模型導入

右側Components窗口，Type下拉框選擇Data Source，點擊S參數(shù)圖標，按住左鍵拖拽到編輯框內(nèi)。雙擊模塊進入S參數(shù)調(diào)用對話框，點擊Browse選擇要導入的S參數(shù)，點擊“打開”，點擊OK導入S參數(shù)。

圖3

S參數(shù) Model導入

點擊Bus Pins，進入Bus設置界面。左側同時選中同一器件的同一Byte信號，包含DQS，點擊“Combine into bus”完成一組Bus設置。設置完成可以對Signal Name重命名，方便后續(xù)查看信號。完成重命名后，選中全部信號，右鍵選擇Copy Signal，分別點擊其他Bus，在Signal Name欄右鍵選擇Paste Signal，完成所有Bus信號的重命名。

點擊OK，完成Bus設置。

在Pin Locations中可以通過拖拽完成Bus的連接方向的改變，點擊OK完成。

圖 4

S參數(shù)Bus設置

4.Memory IBIS Model導入和Bus設置

右側Components窗口，Type下拉框選擇DDR，點擊IBISMem圖標，按住左鍵拖拽到編輯框內(nèi)。雙擊模塊進入模型導入對話框，點擊Browse選擇要導入的IBIS Model，點擊“打開”，完成模型導入。

在Bus definitions欄分別定義Bus Group、Time Ref、Signal Names，點擊OK，完成Memory端模型及Bus設置。

圖 5

Memory 端Bus設置

5.仿真鏈路搭建

點擊菜單欄“Wire”連接電路，或拖拽模塊使兩個模塊的引腳靠近也可以自動完成電路的連接。雙擊“Bus”互連線，可以顯示信號的連接關系。點擊Probe或者其下方的方塊，可以全部選擇或部分選擇查看信號的波形。不勾選Probe選項軟件默認也會輸出接收端的波形。

圖6

仿真鏈路搭建

6.求解設置

在左側工程樹Analysis處右鍵選擇Add Memory Analysis仿真器，該仿真器支持Tran、Stateye、PDA三種分析模式。這里以Tran仿真為例，設置好求解步長和仿真時間。設置好信號速率和讀寫方向。設置好Control和Memory端的模型。

定義好Rank的數(shù)量，設置好Active Rank。點擊OK，完成求解設置。

圖7

求解設置

7.求解分析

工程樹MemoryAnalysis處右鍵，選擇Analysis，軟件運行求解分析。

圖 8

求解分析

8.仿真結果查看及測量

仿真結束后會自動生成波形，點擊左側工程樹Results下的TranAnalysis可以查看仿真波形。點擊上方V-T右側小三角，可以選擇V-T和EyeDiagram的視圖切換。眼圖視圖下，右鍵Measure->Configure Eye可以完成信號速率等設置。右鍵選擇Measure還可以完成眼罩的添加與刪除、眼圖的測量與刪除、PK-PK、Max、Min測量等。選擇“Add Eye Mask”，可以通過選擇信號的的type和speed自動產(chǎn)生Eye Mask，可以自動完成眼圖的測量。

圖9

仿真結果查看及測量

總結

本文主要介紹了使用ChannelExpert搭建原理圖并進行時域眼圖仿真分析的流程，其中特別關注了DDR模塊及Bus總線連接的方式。采用Bus總線連接方式不僅提高了原理圖創(chuàng)建的效率，還能降低信號連接的錯誤率。

在ChannelExpert中，內(nèi)置了業(yè)內(nèi)領先的時域仿真引擎Xspice，該引擎具有高度的準確性，可用于對高速并行和串行通道進行時域仿真分析，從而進一步提升通道的整體性能。通過深入的時域眼圖仿真分析，用戶能夠更全面地了解通道的信號完整性，為優(yōu)化設計和提高性能提供有力支持。

審核編輯：劉清