突破信号完整性分析瓶颈：3步轻松驾驭PCB设计 三个步骤解决信号完整性分析的瓶颈问题

 

 

信号完整性分析越来越重要
 

芯片和电子产品一直都在向小型化、高度集成化以及高速化的方向发展，可产品的研发周期却越来越紧迫。这对工程师们来说是一个巨大的考验。

无论是数据中心的产品、还是汽车和工业设备，甚至是我们日常使用的消费电子产品，它们的信号速率都在迅猛攀升！

看看下面这张图，PCIe6.0的速率已经达到了56Gbps，USB4达到了40Gbps，并行总线DDR5也达到了惊人的6.4Gbps，同时，高速总线的调制模式也从以往的NRZ发展到了PAM4甚至更高阶的调制技术。

还有一些新型总线的出现，比如CCIX, GenZ，CXL等等。这些变化给工程师们带来了前所未有的挑战，也使得信号完整性分析变得比以往更加重要。

 

 

 

信号完整性是信号传输的一个综合指标，它涵盖了发送端、接收端以及传输路径中的PCB、连接器、线缆或其他无源器件对信号的影响。各种总线协议都对这些部分有相应的定义，例如PCIe总线。

下图展示了PCIe6.0规范中对各个部分插入损耗的定义。无论是进行仿真还是测试，都需要确保满足这一标准。

   

PCIe 6.0 Insertion Loss

 

 

 

 

下面这张图展示了在USB4和Thunderbolt3.0规范中定义的传输通道的回波损耗。同样地，在OIF规范中，我们也可以找到插入损耗、回波损耗等等的明确定义。这些标准为我们的工程师在设计过程中提供了宝贵的参考依据。

 

 

Thunderbolt 3.0 and USB4 Return Loss

CEI-28G-SR Channel Insertion Loss

 

 

一般来说，当我们分析信号完整性时，我们会关注眼图、时序、阻抗、插入损耗、回波损耗、串扰等等因素。但随着信号速率的不断提高和传输方式的多样化，信号完整性分析的指标也变得更加多样化。在原来的基础上我们还需要考虑ICN、ICR、COM、ILD、BER等等指标。这无疑给信号完整性工程师增加了很大的工作量。   

在高速数字电路设计中，硬件工程师通常会将设计交给信号完整性工程师进行分析，他们通过详尽复杂的分析来发现潜在问题和隐患。尽管现如今的信号完整性分析工具功能强大且高效，能够节省大量时间，但整个信号完整性仿真过程仍然是相当耗时的。

此外，信号完整性工程师在公司中的数量通常比硬件工程师少得多，这导致信号完整性分析成为整个设计流程的一个瓶颈。

 

为了突破性能验证的瓶颈，是德科技在今年初推出了EP-Scan（Electrical Performance Scan）电气性能扫描软件，它为我们提供了一种快速检测电气性能的方法，让硬件工程师们能够及时发现初级的SI问题，避免后期可能出现的麻烦。有了它，硬件工程师只需简单的操作，就能进行快速扫描，查看信号的电气特性，找出潜在的信号完整性问题。

当然，对于更复杂的信号完整性分析，依然需要SI工程师们的专业知识和技能，通过深入的分析和仿真来解决。

接下来，让我们一起来了解如何通过简单的三个步骤解决信号完整性分析中的瓶颈问题。

 

第一步，加载设计和设置。

使用EP-Scan，我们可以轻松加载PCB Layout设计或导入ODB++文件。然后，我们选择特定的网络进行分析，更棒的是，我们还能为这个网络设定测试计划，并选择相应的电器规范（EP-Scan内置了一些电器规范，如PCIE、USB、DDR等），然后根据相应的电气规范对阻抗、延时、插入损耗和回波损耗等指标进行分析。

第二步，进行电气性能扫描。

这个步骤非常简单，只需轻轻按下一个按钮，就能一键运行所有的测试计划。此外，每当我们对设计进行修改时，我们可以再去自动运行EP-Scan里面事先设定好测试计划，以便轻松检查信号完整性问题。这样，我们可以在修改后立即获得反馈，确保设计的稳定性和可靠性。

第三步，生成报告和存档。

在完成信号完整性分析后，EP-Scan可以一键生成详细的报告。这个功能极大地简化了结果的展示和存档过程，避免了繁琐的复制粘贴工作。我们可以轻松地分享分析结果给团队成员或管理层，并记录下设计的进展和改进。这样，我们能够保持透明的沟通和高效的工作流程。

通过这三个简单的步骤，EP-Scan为硬件工程师提供了方便、高效的工具，简化了分析流程，节约时间和精力。它突破了性能验证瓶颈，让您专注于设计的优化和改进，更快地将产品推向市场。

 

 

EP-Scan 生成的测试报告

 

 

 

 

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关于是德科技

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