如何利用ADS仿真软件辅助进行DDR的电路仿真？

前言

上文中，我们介绍了DDR芯片的物理层及协议测试，本文我们继续给大家揭秘如何利用是德科技的ADS仿真软件辅助进行DDR的电路仿真，验证和分析。

是德科技ADS简介

是德科技PathWave Advanced Design System (ADS) 是一款最可信赖的仿真、验证和分析解决方案，通过特有的电磁及DDR总线仿真器，精确提取完整链路的特性，表征从controller到memory的性能结果。帮助工程师减少设计风险，减少迭代次数。

ADS主要特性：

通过DDR Sim和Transient两种仿真器，获得眼图和时域波形等影响。

通过优化过的仿真界面，简化仿真流程，帮助工程师快速搭建仿真结构。

通过SIPro，快速准确的提取PCB电磁参数。

通过CILD和Via Designer，获得前仿真模型。快速得到layout约束条件。

准确获得抖动，串扰，噪声等因素的影响。

DDR应用设计流程

ADS非常适用于DDR相关应用的设计，通过特有的电磁及DDR总线仿真器，精确提取完整链路的特性，表征从controller到memory的性能结果，减少设计风险及迭代次数。

采用ADS的设计流程如下所示：

图：是德科技DDR相关应用设计流程示意

在上图中所示的各个流程中，ADS均具备独特的优势，如下我们为大家分别介绍：

芯片AMI建模：

ADS Memory Designer中内置了专门用于DDR5的AMI模型的创建模块。通过向导式的界面，将均衡的算法自动生成AMI模型。

前仿真模型设计

ADS CILD是可以参数化生成传输线模型，支持差分，单端，宽边耦合等的微带线，带状线以及共面波导。

通过分析功能可以快速对设置好的传输线进行EM仿真，获得阻抗，损耗，反射，延时等信息。通过优化功能，预设目标阻抗。通过软件直接自动对某一参数进行优化，获得满足目标阻抗要求的结果。通过扫描功能，对多个参数进行扫描，获得不同参数影响下的传输线特性。通过统计功能，将工艺误差等因素考虑其中，仿真获得误差影响下的传输线特性，可用于良率分析以及误差控制。

而设计的结果可以生成模型用于ADS原理图仿真，验证整体通道特性，同时，也可以保留参数变量用于ADS原理图中参数扫描。

Via Designer可以通过参数化，生成过孔模型，支持单端，差分等各类通孔，盲孔，埋孔，微孔，支持背钻功能及过孔阵列。通过FEM算法获得过孔S参数及TDR信息，也可以一键调用EMPro并自动生成对应三维模型，用于后续更为复杂的编辑及仿真。

其通过参数化建模，大大节约过孔建模所需时间。而通过FEM仿真，可以得到十分精确的过孔S参数和TDR结果。同时，通过预设配置信息，简化仿真设置步骤。仿真结果可以生成模型用于ADS原理图仿真，验证整体通道特性，同时，也可以将其一键导出可编辑的三维结构，用于EMPro进行编辑，仿真等。

DDR通道仿真（前仿及后仿）

ADS Memory Designer是ADS中专门针对DDR仿真定制的组件，可以减小DDR仿真的复杂度，同时保证DDR仿真的效率和精度。

在Memory Designer中，只需要一张原理图便可以分别进行通道和瞬态仿真，如下图所示：

图：Memorydesigner 仿真原理图

DDR bus低误码率的仿真流程如下图所示：

图：DDR BUS 低误码率仿真流程

此外，Memory Designer 中的DDR BUS 仿真器，使用通道仿真技术，根据信号的上升与下降，提取对应的阶跃响应，快速精确的仿真出DDR眼图及波形。同时可以将抖动，串扰，均衡等因素都考虑其中，而Batch simulation和前仿真模型的使用，可以在layout前期分析各种参数对DDR设计性能的影响。

基于Keysight 成熟的通道仿真算法，Memory Designer可以准确预测在低误码率情况下的抖动对信号的影响。并将当DQ 与DQS 存在时间差时，由于trigger传声的抖动追踪现象进行分析，如下图的案例。

图：抖动追踪分析案例

PCB电磁参数提取：

ADS SIPro是一款专用于PCB仿真的EM仿真工具，针对引脚众多的DDR信号，SIPro中内置了DDR设置向导，可以帮助用户快速进行DDR仿真设置，如下图的示例：

图：PCB S参数提取 - SIPro

只需要选择控制器及内存模块，相应的网络就会由软件自动筛选提取，勾选需要仿真的网络名后，对应的仿真设置便会自动生成。整个过程只需要一分钟左右的时间。

此外，SIPro可以快速准确的提取PCB信号的S参数，可信频率高达40GHz。对于DDR中常见的共用返回路径的情况，SIPro通过算法识别过孔区域，使用三维电磁场算法FEM，精确提取由此产生的串扰，保证仿真精度。

原文标题：DDR芯片仿真与验证

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责任编辑：haq