IC Packagers: In-Design Analysisフローを利用したシグナルインテグリティ問題の分析、シミュレーションと解決

ICパッケージの設計サイクルがますます短くなっている今日、配線の問題をできるだけ早期に発見して修正することがほぼ必須となっており、シミュレーションは設計サイクルに不可欠な要素となっています。レイアウトエンジニアは、インピーダンス値の変化や近接する信号による高いカップリングを調べることにより、レイアウトの誤りを迅速かつ正確に発見したいと考えています。しかし残念ながら、レイアウトエンジニアは一般的に、高価で複雑なシグナルインテグリティツールに触れる機会がありません。さらに、プロジェクトの締め切りに追われているときに、新しい複雑なツールを習得する時間を持つことは贅沢なものです。そのような中で、Allegro® Package Designer Plusのフレームワークに、ハイスピード解析とチェック環境が導入されました。Sigrity^TM ソルバーを装備したAllegro Package Designer PlusのSiP Layout Option に新たに統合されたIn-Design Impedance and Couplingワークフローは、複雑なツールに時間と労力を費やすことなく、レイアウト後のパッケージを迅速かつ容易に解析することができます。

17.4-2019のQIR2リリースでは、Allegro Package Designer PlusのSiP Layout Optionに新しいメニュー Workflow Manager が追加されています。この記事では、インピーダンスとカップリングのワークフローを実行するための手順をご紹介します。

シミュレーション向けのパッケージデザインの設定

シミュレーションを開始する前に、以下の点を確認してください：

• デザインにはグランドプレーンが必要です。
• 環境変数 sigrity_eda_dir では、最新の Sigrityプロダクトのインストール・フォルダを指示します。 この変数は、Setup ─ User Preferences ─ Paths ─ Signoise からアクセスできます。

インピーダンス解析ワークフロー

デザインにおける真のインピーダンス問題は、インピーダンス解析ワークフローを実行することで特定し、解決することができます。Analysis Workflowsインターフェースを開くには、 Analyze ─ Workflow Manager を選択します。

Select Nets オプションを使用して、(x)Net Selectionフォームでクリティカルネットを選択します。この時フォーム下部にあるApply Selection to All Workflows  チェックボックスを有効にすると、選択されたネットはカップリングワークフローにも使用されます

Start Analysis をクリックしてシミュレーションを開始します。もし、以下のような失敗メッセージが表示された場合は、sigrity_eda_dir 変数が設定されていないことを意味します。User Preferences Editorを開いて、変数を正しく設定し、シミュレーションを再度実行してください。シミュレーションの設定と実行は非常に簡単で、すぐに行うことができます。

このメッセージが表示されない場合は、実行が成功したことを示し、結果がワークフローに読み込まれます。インピーダンス解析では、デザイン内に存在するワイヤボンドを無視してシミュレーションを行います。View Impedance Visions を選択すると、インピーダンスの結果がカラーコード表示され、デザインキャンバスに重ねて表示されます。赤から青へと色分けされたスケールとサマリーテーブルにより、信号インピーダンスが非常に高く、迅速にデザインの修正が必要な箇所を簡単に見つけることができます。インピーダンスが高い原因は、グランドプレーンのギャップ、レイヤーの変更、トレース幅の変更などさまざまですが、ひとつだけ確かなことは、高いインピーダンスの場合には迅速なデザインの修正が必要だということです。インピーダンスを最小化するには、テーブルのデータポイントをクリックして、対象のトレースに移動します。問題を修正し、シミュレーションを再実行して検証します。

 解析結果を保存し、将来的に再読み込みすることができます。また、Save Workflow  Settings オプションを使ってワークフローの選択と設定を完全に保存し、Load workflow  Settings を使ってインポートすることで、保存したワークフローを再利用することができます。

カップリング解析ワークフロー

カップリング解析を実行することで、デザインの最終段階で潜在的なカップリングの問題を発見することができます。Analysis Workflowsの UIのプルダウンメニューから Coupling Workflow を選択します。

インピーダンス解析フローに記載されている通りにシミュレーションを実行します。シミュレーションが完了したら、View Coupling Visions を選択し，キャンバス上に結果を表示します．カップリングの問題があるトレースは、キャンバスでハイライトされ，テーブルではビクティムとアグレッサーネットとしてリストアップされます。トレース間のスペースを調整して，カップリング問題を解消または最小化します。解析を再度実行して、修正内容を確認します。 

まとめ

パッケージデザインにおけるIn-design Analysisは、レイアウト設計者が複雑なシグナルインテグリティツールを習得することなく、主要なシグナルインテグリティの問題を発見し解決するのに役立ちます。

この記事に関するお問合せは、cdsj_info@cadence.com までお願いいたします。

Author: avijeet

Translator: Norikazu Takada

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