在高速數字設計和高速通信系統中，多層PCB板被廣泛采用以實現高密度、高性能的電路布局。然而，隨著信號速度和密度的增加，信號完整性（SI）和電源完整性（PI）問題變得越來越突出。有效的SI/PI分析是確保高速多層板性能和可靠性的關鍵步驟。以下是一些關鍵的SI/PI分析要點：

信號完整性（SI）分析要點

傳輸線效應：
在高速設計中，傳輸線效應變得顯著。需要分析微帶線、帶狀線等傳輸線的特性阻抗，確保阻抗匹配，以減少反射和信號失真。
使用仿真工具（如HyperLynx, Cadence SigXplorer）來模擬信號在傳輸線上的傳播，驗證信號質量。

串擾分析：
高密度布線會導致相鄰線條之間的串擾。分析串擾的影響，并采取措施（如增加線條間距、使用屏蔽）來減少串擾。
使用3D場求解器來精確模擬串擾效應。

時序分析：
對于高速數字電路，時序分析至關重要。確保信號在正確的時刻到達接收器，避免時序違規。
使用靜態時序分析（STA）工具來分析信號路徑的延遲，確保滿足時序要求。

IBIS模型和SPICE模型：
使用IBIS（Input/Output Buffer Information Specification）模型來模擬驅動器和接收器的行為。
對于關鍵信號路徑，使用SPICE模型進行更精確的仿真。

電源完整性（PI）分析要點

電源分配網絡（PDN）設計：
PDN是電源完整性的核心。設計一個低阻抗、穩定的PDN，以提供干凈的電源給器件。
分析PDN的阻抗特性，確保在整個工作頻率范圍內阻抗都低于目標值。

去耦電容配置：
合理配置去耦電容，以降低電源噪聲和阻抗峰值。
分析去耦電容的數量、位置和值，以實現最佳的濾波效果。

平面諧振分析：
電源和地平面可能會發生諧振，導致電源噪聲增加。分析平面諧振模式，并采取措施（如增加平面間距、使用諧振腔吸收技術）來抑制諧振。
使用PI仿真工具來模擬SSN的影響，驗證電源系統的穩定性。

同步開關噪聲（SSN）分析：
當多個驅動器同時切換時，會產生同步開關噪聲（SSN），影響電源的穩定性。
使用PI仿真工具來模擬SSN的影響，驗證電源系統的穩定性。

綜合考慮
協同仿真：進行SI/PI協同仿真，評估信號和電源之間的相互作用，確保整體設計的穩定性和可靠性。
設計規則檢查（DRC）和布局與原理圖對比（LVS）：使用DRC和LVS工具來驗證設計是否符合制造和電氣規范，確保設計的一致性和可制造性。
通過以上要點的分析和優化，可以有效地提高高速多層板設計的SI/PI性能，確保電路在高速運行下的穩定性和可靠性。隨著電子技術的不斷發展，SI/PI分析在高速多層板設計中的重要性將進一步提升。

審核編輯 黃宇