前言

上文中，我們介紹了DDR芯片的物理層及協(xié)議測試，本文我們繼續(xù)給大家揭秘如何利用是德科技的ADS仿真軟件輔助進行DDR的電路仿真，驗證和分析。

是德科技ADS簡介

是德科技PathWave Advanced Design System (ADS) 是一款最可信賴的仿真、驗證和分析解決方案，通過特有的電磁及DDR總線仿真器，精確提取完整鏈路的特性，表征從controller到memory的性能結(jié)果。幫助工程師減少設(shè)計風(fēng)險，減少迭代次數(shù)。

ADS主要特性：

通過DDR Sim和Transient兩種仿真器，獲得眼圖和時域波形等影響。

通過優(yōu)化過的仿真界面，簡化仿真流程，幫助工程師快速搭建仿真結(jié)構(gòu)。

通過SIPro，快速準確的提取PCB電磁參數(shù)。

通過CILD和Via Designer，獲得前仿真模型。快速得到layout約束條件。

準確獲得抖動，串擾，噪聲等因素的影響。

DDR應(yīng)用設(shè)計流程

ADS非常適用于DDR相關(guān)應(yīng)用的設(shè)計，通過特有的電磁及DDR總線仿真器，精確提取完整鏈路的特性，表征從controller到memory的性能結(jié)果，減少設(shè)計風(fēng)險及迭代次數(shù)。

采用ADS的設(shè)計流程如下所示：

圖：是德科技DDR相關(guān)應(yīng)用設(shè)計流程示意

在上圖中所示的各個流程中，ADS均具備獨特的優(yōu)勢，如下我們?yōu)榇蠹曳謩e介紹：

芯片AMI建模：

ADS Memory Designer中內(nèi)置了專門用于DDR5的AMI模型的創(chuàng)建模塊。通過向?qū)降慕缑妫瑢⒕獾?a href="http://m.xsypw.cn/v/tag/2562/" target="_blank">算法自動生成AMI模型。

前仿真模型設(shè)計

ADS CILD是可以參數(shù)化生成傳輸線模型，支持差分，單端，寬邊耦合等的微帶線，帶狀線以及共面波導(dǎo)。

通過分析功能可以快速對設(shè)置好的傳輸線進行EM仿真，獲得阻抗，損耗，反射，延時等信息。通過優(yōu)化功能，預(yù)設(shè)目標阻抗。通過軟件直接自動對某一參數(shù)進行優(yōu)化，獲得滿足目標阻抗要求的結(jié)果。通過掃描功能，對多個參數(shù)進行掃描，獲得不同參數(shù)影響下的傳輸線特性。通過統(tǒng)計功能，將工藝誤差等因素考慮其中，仿真獲得誤差影響下的傳輸線特性，可用于良率分析以及誤差控制。

而設(shè)計的結(jié)果可以生成模型用于ADS原理圖仿真，驗證整體通道特性，同時，也可以保留參數(shù)變量用于ADS原理圖中參數(shù)掃描。

Via Designer可以通過參數(shù)化，生成過孔模型，支持單端，差分等各類通孔，盲孔，埋孔，微孔，支持背鉆功能及過孔陣列。通過FEM算法獲得過孔S參數(shù)及TDR信息，也可以一鍵調(diào)用EMPro并自動生成對應(yīng)三維模型，用于后續(xù)更為復(fù)雜的編輯及仿真。

其通過參數(shù)化建模，大大節(jié)約過孔建模所需時間。而通過FEM仿真，可以得到十分精確的過孔S參數(shù)和TDR結(jié)果。同時，通過預(yù)設(shè)配置信息，簡化仿真設(shè)置步驟。仿真結(jié)果可以生成模型用于ADS原理圖仿真，驗證整體通道特性，同時，也可以將其一鍵導(dǎo)出可編輯的三維結(jié)構(gòu)，用于EMPro進行編輯，仿真等。

DDR通道仿真（前仿及后仿）

ADS Memory Designer是ADS中專門針對DDR仿真定制的組件，可以減小DDR仿真的復(fù)雜度，同時保證DDR仿真的效率和精度。

在Memory Designer中，只需要一張原理圖便可以分別進行通道和瞬態(tài)仿真，如下圖所示：

圖：Memorydesigner 仿真原理圖

DDR bus低誤碼率的仿真流程如下圖所示：

圖：DDR BUS 低誤碼率仿真流程

此外，Memory Designer 中的DDR BUS 仿真器，使用通道仿真技術(shù)，根據(jù)信號的上升與下降，提取對應(yīng)的階躍響應(yīng)，快速精確的仿真出DDR眼圖及波形。同時可以將抖動，串擾，均衡等因素都考慮其中，而Batch simulation和前仿真模型的使用，可以在layout前期分析各種參數(shù)對DDR設(shè)計性能的影響。

基于Keysight 成熟的通道仿真算法，Memory Designer可以準確預(yù)測在低誤碼率情況下的抖動對信號的影響。并將當DQ 與DQS 存在時間差時，由于trigger傳聲的抖動追蹤現(xiàn)象進行分析，如下圖的案例。

圖：抖動追蹤分析案例

PCB電磁參數(shù)提取：

ADS SIPro是一款專用于PCB仿真的EM仿真工具，針對引腳眾多的DDR信號，SIPro中內(nèi)置了DDR設(shè)置向?qū)В梢詭椭脩艨焖龠M行DDR仿真設(shè)置，如下圖的示例：

圖：PCB S參數(shù)提取 - SIPro

只需要選擇控制器及內(nèi)存模塊，相應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)就會由軟件自動篩選提取，勾選需要仿真的網(wǎng)絡(luò)名后，對應(yīng)的仿真設(shè)置便會自動生成。整個過程只需要一分鐘左右的時間。

此外，SIPro可以快速準確的提取PCB信號的S參數(shù)，可信頻率高達40GHz。對于DDR中常見的共用返回路徑的情況，SIPro通過算法識別過孔區(qū)域，使用三維電磁場算法FEM，精確提取由此產(chǎn)生的串擾，保證仿真精度。

原文標題：DDR芯片仿真與驗證

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