在PCB设计中，仿真至关重要，用于验证设计在制造前的性能、信号完整性、电源完整性和可靠性。以下是一些最常用的PCB设计仿真软件分类和代表工具：

一、 通用信号完整性/电源完整性/电磁兼容仿真工具

1. Cadence Sigrity系列 (与Cadence Allegro/OrCAD集成)

   • PowerSI: 专注于频域分析，用于电源完整性、阻抗、S参数提取、同步开关噪声分析、谐振分析。
   • Speed2000: 专注于时域分析，用于电源噪声分析、地弹、同步开关噪声仿真、芯片-封装-PCB协同仿真、PDN时域响应。
   • SystemSI: 用于高速串行通道的时域BER分析和链路级验证。
   • OptimizePI: 用于电源分配网络的自动化优化。
   • Clarity 3D Solver: 基于Cadence收购的Integrand EMX技术，用于大型复杂结构的3D电磁场仿真（高频SI/PI/EMI）。

2. Siemens EDA (原Mentor Graphics) HyperLynx系列 (与Siemens Xpedition/PADS集成)

   • HyperLynx SI: 业界最广泛使用的信号完整性分析工具之一，用于预布局布线探索、后布线验证（阻抗、串扰、时序、过冲/下冲）。
   • HyperLynx PI: 专注电源完整性分析，用于DC压降、AC去耦分析、目标阻抗分析、平面谐振。
   • HyperLynx DRC: 基于规则的电气设计规则检查。
   • HyperLynx Advanced Solvers: 集成更强大的求解器，支持更复杂的3D结构和更精确的模型。
   • HyperLynx Thermal: 用于板级电热协同仿真。

3. ANSYS Electronics Desktop (HFSS, SIwave, Q3D Extractor)

   • ANSYS HFSS: 黄金标准的3D全波电磁场仿真器，用于非常高频（毫米波、天线、高速连接器、复杂封装）、要求最高精度的场合（SI, PI, EMI, RF）。
   • ANSYS SIwave: 专为PCB和IC封装设计的SI/PI/EMI分析工具，处理整板或大型子系统，比HFSS更快，比2.5D工具更准。
   • ANSYS Q3D Extractor: 用于提取寄生参数（R, L, C, G）。
   • ANSYS Icepak: 用于电子散热和热管理仿真。

4. Keysight ADS (Advanced Design System)

   • 强大的射频/微波/高速数字电路和系统设计平台，集成原理图、版图、仿真（包括EM）。
   • Momentum: 2.5D平面EM求解器，适合PCB/Package结构。
   • EMPro: 3D FEM/FDTD求解器（可与HFSS类比），用于复杂3D结构。
   • 非常擅长通道仿真、串行链路分析、射频电路设计。

5. Synopsys Sentaurus Interconnect / Totem / PrimePower

   • 主要用于芯片级设计，但在先进封装设计（如2.5D/3D IC）中，其提取和功耗、可靠性分析工具也涉及与PCB的接口和协同仿真。

二、 电路仿真工具 (模拟/混合信号/电源)

1. Cadence PSpice / OrCAD PSpice (集成于OrCAD/Allegro)
   • 经典且广泛使用的模拟/混合信号电路仿真器。用于原理图级仿真（放大器、电源、传感器接口等）、蒙特卡洛分析、灵敏度分析。
2. SIMetrix/SIMPLIS
   • 专注于开关电源设计的仿真工具。SIMPLIS擅长开关电路的瞬态分析（速度快），SIMetrix提供更通用的SPICE仿真能力。
3. LTspice (ADI公司提供)
   • Analog Devices (收购Linear Technology) 提供的免费、高性能SPICE仿真软件。用户群体庞大，特别受电源工程师喜爱。模型库丰富。
4. Altium Designer 内置仿真器
   • Altium Designer集成了基于SPICE的仿真引擎，可以进行基本的模拟电路、数字电路和混合信号仿真，适合中小规模设计。

三、 热仿真工具

1. Siemens Simcenter Flotherm XT
2. ANSYS Icepak
3. Altium Designer 365 集成热仿真 (与SimScale合作)
4. Cadence Celsius Thermal Solver (较新)
   • 这些工具专注于解决PCB、元器件、机箱等电子设备的散热问题（电热耦合分析）。

四、 PCB设计软件内置的简易仿真模块

• Altium Designer: 内置信号完整性分析引擎（需设置模型）、电源完整性分析（需AD 21+）、基本的电路仿真。
• Cadence Allegro: 集成Sigrity的部分引擎（如DC Drop分析）。
• Siemens PADS / Xpedition: 集成了基础版的HyperLynx仿真功能。
• KiCad: 内置Ngspice仿真引擎，可进行基本的SPICE仿真。

如何选择？

选择哪种仿真软件取决于：

1. 设计的主要挑战： 是高密度高速数字？射频微波？复杂电源系统？热管理？
2. 精度要求： 是前期探索、规则检查、还是签核级精度？
3. 预算： 高端工具（HFSS, ADS, Clarity, SIwave）价格昂贵。
4. 与PCB设计工具的集成度： 无缝集成（如Sigrity+Allegro, HyperLynx+Xpedition）效率最高。
5. 团队熟悉度和支持： 学习曲线和获取帮助的难易程度。

总结

• 主流SI/PI/EMI: HyperLynx, Sigrity (PowerSI/Speed2000), ANSYS SIwave/HFSS, Keysight ADS 占据主导地位。
• 电路仿真 (SPICE类): PSpice, LTspice 非常流行。SIMetrix/SIMPLIS 在电源领域有优势。
• 热仿真: Flotherm XT, Icepak 是专业主流。
• 集成简易仿真: Altium, Allegro, PADS/Xpedition, KiCad 都提供了一定程度的集成仿真能力。

工程师通常会根据具体项目需求搭配使用多种仿真工具。例如，用HyperLynx做快速的SI预布局和后验证，用ADS做高速串行通道的详细分析，用HFSS分析关键连接器或天线，用Icepak分析散热。