信號完整性分析越來越重要

芯片和電子產(chǎn)品一直都在向小型化、高度集成化以及高速化的方向發(fā)展，可產(chǎn)品的研發(fā)周期卻越來越緊迫。這對工程師們來說是一個巨大的考驗(yàn)。

無論是數(shù)據(jù)中心的產(chǎn)品、還是汽車和工業(yè)設(shè)備，甚至是我們?nèi)粘Ｊ褂玫?a href="http://m.xsypw.cn/soft/data/39-96/" target="_blank">消費(fèi)電子產(chǎn)品，它們的信號速率都在迅猛攀升！

看看下面這張圖，PCIe6.0的速率已經(jīng)達(dá)到了56Gbps，USB4達(dá)到了40Gbps，并行總線DDR5也達(dá)到了驚人的6.4Gbps，同時，高速總線的調(diào)制模式也從以往的NRZ發(fā)展到了PAM4甚至更高階的調(diào)制技術(shù)。

還有一些新型總線的出現(xiàn)，比如CCIX, GenZ，CXL等等。這些變化給工程師們帶來了前所未有的挑戰(zhàn)，也使得信號完整性分析變得比以往更加重要。

信號完整性是信號傳輸?shù)囊粋€綜合指標(biāo)，它涵蓋了發(fā)送端、接收端以及傳輸路徑中的PCB、連接器、線纜或其他無源器件對信號的影響。各種總線協(xié)議都對這些部分有相應(yīng)的定義，例如PCIe總線。

下圖展示了PCIe6.0規(guī)范中對各個部分插入損耗的定義。無論是進(jìn)行仿真還是測試，都需要確保滿足這一標(biāo)準(zhǔn)。

PCIe6.0 InsertionLoss

下面這張圖展示了在USB4和Thunderbolt3.0規(guī)范中定義的傳輸通道的回波損耗。同樣地，在OIF規(guī)范中，我們也可以找到插入損耗、回波損耗等等的明確定義。這些標(biāo)準(zhǔn)為我們的工程師在設(shè)計過程中提供了寶貴的參考依據(jù)。

Thunderbolt3.0 and USB4 Return Loss

CEI-28G-SR Channel Insertion Loss

一般來說，當(dāng)我們分析信號完整性時，我們會關(guān)注眼圖、時序、阻抗、插入損耗、回波損耗、串?dāng)_等等因素。但隨著信號速率的不斷提高和傳輸方式的多樣化，信號完整性分析的指標(biāo)也變得更加多樣化。在原來的基礎(chǔ)上我們還需要考慮ICN、ICR、COM、ILD、BER等等指標(biāo)。這無疑給信號完整性工程師增加了很大的工作量。

在高速數(shù)字電路設(shè)計中，硬件工程師通常會將設(shè)計交給信號完整性工程師進(jìn)行分析，他們通過詳盡復(fù)雜的分析來發(fā)現(xiàn)潛在問題和隱患。盡管現(xiàn)如今的信號完整性分析工具功能強(qiáng)大且高效，能夠節(jié)省大量時間，但整個信號完整性仿真過程仍然是相當(dāng)耗時的。

此外，信號完整性工程師在公司中的數(shù)量通常比硬件工程師少得多，這導(dǎo)致信號完整性分析成為整個設(shè)計流程的一個瓶頸。

為了突破性能驗(yàn)證的瓶頸，是德科技在今年初推出了EP-Scan（Electrical Performance Scan）電氣性能掃描軟件，它為我們提供了一種快速檢測電氣性能的方法，讓硬件工程師們能夠及時發(fā)現(xiàn)初級的SI問題，避免后期可能出現(xiàn)的麻煩。有了它，硬件工程師只需簡單的操作，就能進(jìn)行快速掃描，查看信號的電氣特性，找出潛在的信號完整性問題。

當(dāng)然，對于更復(fù)雜的信號完整性分析，依然需要SI工程師們的專業(yè)知識和技能，通過深入的分析和仿真來解決。

接下來，讓我們一起來了解如何通過簡單的三個步驟解決信號完整性分析中的瓶頸問題。

第一步，加載設(shè)計和設(shè)置。

使用EP-Scan，我們可以輕松加載PCB Layout設(shè)計或?qū)隣DB++文件。然后，我們選擇特定的網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行分析，更棒的是，我們還能為這個網(wǎng)絡(luò)設(shè)定測試計劃，并選擇相應(yīng)的電器規(guī)范（EP-Scan內(nèi)置了一些電器規(guī)范，如PCIE、USB、DDR等），然后根據(jù)相應(yīng)的電氣規(guī)范對阻抗、延時、插入損耗和回波損耗等指標(biāo)進(jìn)行分析。

第二步，進(jìn)行電氣性能掃描。

這個步驟非常簡單，只需輕輕按下一個按鈕，就能一鍵運(yùn)行所有的測試計劃。此外，每當(dāng)我們對設(shè)計進(jìn)行修改時，我們可以再去自動運(yùn)行EP-Scan里面事先設(shè)定好測試計劃，以便輕松檢查信號完整性問題。這樣，我們可以在修改后立即獲得反饋，確保設(shè)計的穩(wěn)定性和可靠性。

第三步，生成報告和存檔。

在完成信號完整性分析后，EP-Scan可以一鍵生成詳細(xì)的報告。這個功能極大地簡化了結(jié)果的展示和存檔過程，避免了繁瑣的復(fù)制粘貼工作。我們可以輕松地分享分析結(jié)果給團(tuán)隊成員或管理層，并記錄下設(shè)計的進(jìn)展和改進(jìn)。這樣，我們能夠保持透明的溝通和高效的工作流程。

通過這三個簡單的步驟，EP-Scan為硬件工程師提供了方便、高效的工具，簡化了分析流程，節(jié)約時間和精力。它突破了性能驗(yàn)證瓶頸，讓您專注于設(shè)計的優(yōu)化和改進(jìn)，更快地將產(chǎn)品推向市場。

EP-Scan生成的測試報告

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