PowerDC操作练习

Sigrity直流分析（PowerDC）操作练习2010-06-2121.PCB的直流分析3创建新项目„创建一个新的仿真文件（NewWorkspace）；„界面中将出现一个空白的4层板XY4加载布线文件„确保当前流程为IRDropAnalysis„点击LoadaNew/DifferentLayout把Lab文件中的IR_PCB.spd布线文件加载进来„这是一个4层的背板，板上有1个连接器和3个子板插槽5检查叠层1„点击CheckStackup，检查导入的封装或PCB的叠层信息是否正确„界面中将出现Stackup窗口„检查1：LayerName这1列，看叠层的分布是否准确无误„检查2：Thickness这1列，看每一层的厚度是否准确无误XY6检查叠层2„检查3：Conductivity这1列，看金属材料的导电率是否准确无误„检查4：可以在Stackup窗口右下角的Unit下拉菜单中选择不同的显示单位，如可以切换为mil来显示„因为是直流DC分析，因此交流AC分析中必须检查的介电常数和介质损耗这里可以不管Z[7设置过孔镀层厚度1„点击ViaPlatingThicknessSetup，设置过孔的镀层厚度„界面中将出现PadstackLibrary窗口„检查1：对于pf-d030p-041-c这类过孔，他们的Platingthickness属性为SolidVia，表示过孔为实心的8设置过孔镀层厚度2„在右下角的参数设置窗口中，Outerradius表示过孔Drill外壁的厚度„改变镀层厚度Platingthickness，在右边空格中输入0.2，表示该过孔的实际镀层厚度为0.2mm，然后点击OK即可„导电率Conductivity，默认的过孔导电率为5.8e+7（S/m）„选择材料Selectmaterial，可导入一个txt格式的材料文件，其中可包含频变的导电率，介电常数或介质损耗，从而使仿真精度更高9选择电源/地网络„点击SelectPwr/GndNets，选择要仿真的电源网络和地网络„界面的右边将出现NetManager网络管理器窗口„激活电源网络，把他们放在PowerNets的分类中；激活地网络，把他们放在GroundNets的分类中„如果封装或PCB翻译完之后电源地网络属性为普通的信号分类，没有位于上述PowerNets和GroundNets中，则必须通过点击右键的AssignToPowerNets或AssignToGroundNets将网络正确分类10设置供电模块1„点击SetupVRMs，设置板上的供电模块VRM„界面上将出现设置向导Wizard„在接下来出现的2个对话框中依次按照默认选项，按NextNextNext11设置供电模块2„在接下来的窗口中选择VRM_v0，然后点击Next„然后在设置标称电压NominalVoltage为1.8V，点击Next„最后在生成的VRM电路中按Finish，这样1.8vVRM就生成好了NextFinishNext12设置供电模块3„此时在主界面上将看到粉红色的VRM电路„在界面的下方会看到VRMName，NominalVoltage，OutputTolerance以及电路的节点连接关系，所有这些设置都可以手动直接编辑„如果板上找不到现成的VRM器件，此时就需要手动把VRM连接到主界面的版图文件中13设置耗电模块1„点击SetupSinks，设置板上的耗电模块Sink„界面上将出现设置向导Wizard„在接下来出现的2个对话框中依次按照默认选项，按NextNextNext14设置耗电模块2„在接下来的窗口中选择DIMM_CONN2，这样它下面的3个接插件J8,J1和J14都被选中了，然后点击Next„然后按照如下窗口中的参数逐一设置，点击Next„最后在生成的Sink电路中按Finish，这样1.8vSink就生成好了NextFinishNext15设置耗电模块3„Shift选中界面下方的3个Sink，此时在主界面上将看到粉红色的Sink电路„在界面的下方会看到SinkName，Model，NominalVoltage，InputTolerance，P/FMode，Current以及电路的节点连接关系，所有这些设置都可以手动直接编辑„如果板上找不到现成的Sink器件，此时就需要手动把Sink连接到主界面的版图文件中16Model的含义„EqualVoltage是指Sink上所有的电源管脚和地管脚上的电压都相等。„EqualCurrent是指Sink上所有的电源管脚和地管脚上的电流都相等。一旦选择了EqualCurrent就必须设置P/FMode，是Average还是Worst，其具体含义见下页。此模型最常用。„UnequalCurrent是指Sink上所有的电源管脚和地管脚上的电流都不等。一旦选择了UnequalCurrent就必须在CurrentMappingFile中指定包含芯片各管脚的电流文件。此模型用的较少。17P/FMode的含义„P/FMode是指当使用Equal/UnequalCurrentMode的时候，用来计算Sink上的实际电压的方法，其结果可与Pass/Fail（通过/不通过）的标准相比较。„WORST（最差）：Pass/Fail基于电源管脚的最大电压与地管脚的最小电压之间的差值。„AVERAGE（平均）：Pass/Fail基于所有电源管脚的平均电压与所有地管脚的平均电压之间的差值。18Current的设置„Current是指器件实际消耗的电流，此为必填项。„该电流值既可以是平均值也可以是最大值。„如果板上有多个Sink器件，那么该电流值既可以相等，也可以不等。19设置互连器件„对于该培训跳过SetupInterconnect的设置„该步骤一般用来设置磁珠、电感、电阻等互连器件„一般来说，interconnect可以通过以下3种方式来设：1.自动从circuitlinkagemanager中产生•非0Ω的电阻，电感等2.利用interconnect向导，通过布线文件中定义的现有电路完成•0Ω的电阻3.利用interconnect向导，用户手动创建•Busbars•器件的电压感应管脚20设置其他参数„对于该培训跳过Other的设置„该步骤一般用来设置电压参考点、功耗显示精细度等„电压参考点默认为VRM的负节点„如果有多个VRM，则参考点为第一个VRM的负节点„用户也可以在仿真前自己设定任意的Node节点为整个系统的参考电压零点21保存项目文件„在设置完VRM和Sink器件后，跳过ConstraintsSetup和ParameterSweepingSetup这2个步骤，这2个步骤为可选项„点击主菜单中的SaveAll，将workspace中的所有参数设置保存为IR_PCB.xml„建议用户在设置过程中要经常保存，以免丢失信息22开始仿真„保存完项目后，回到流程菜单的顶部，点击IRDropAnalysis进行直流压降分析„点击流程中的Startsimulation，或主菜单中的运行按钮，开始仿真XY23仿真结果：查看表格„仿真完成后，PowerDC自动打开Voltage&CurrentTables„在界面下方有一系列的结果，可以进入每个结果按钮检查结果，有些结果必须在设置了constrains后才可以得到„当前结果为VRMVoltage结果，另外SinkVoltage结果也很常用，而其他结果本培训将不一一介绍，可参考PowerDC_UG.pdf24Voltage电压„ShowResultsVoltage&CurrentTablesVRMVoltage中包含有仿真得到的VRM结果„ActualCurrent是指VRM上实际输出的电流，大小等于各个Sink抽取的电流之和„其他信息均为之前的输入信息25Sink电压„点击SinkVoltage，切换到Sink的仿真结果„ActualVoltage为各个Sink上实际的直流电压，是根据VRM的电压以及Sink上抽取的电流，解电路方程组求得的„绿色的对勾表示：所有3个Sink的压降都满足要求„Margin是指各个Sink上实际的电压容限，计算公式如下MH=(SinkNominal+SinkTolerance)–(SinkActualSimResult+VRMtolerance)ML=–(SinkNominal–SinkTolerance)+(SinkActualSimResult–VRMtolerance)Margin=min(MH,ML)„检查SINK_J8管脚上的电压电流，可以发现：每个pin上的电流相等，电压算出来各不相同。符合之前假设的EqualCurrent模型26仿真结果：查看彩图„先查看电压分布图，点击VoltageDistributionPlot„该步骤一般需要较长的时间，因为工具需要把大量的3维仿真结果全部映射到封装或PCB板的实际物理结构上„电压、电流彩图结果的切换既可以在仿真流程中进行，也可以在界面右侧的Distribution菜单中进行27电压分布图1（Voltage）„电压分布在每一层的颜色都会按照最小值和最大值的区间自动调节„注意：电压在地平面和电源平面上的不同分布情况GND1POWER28电压分布图2（Voltage）„最佳感应线（POWER平面）29电压分布图3（Voltage）„电压热点（HotSpot）GND1POWER30电流密度分布图（PlaneCurrentDensity）„平面电流密度（POWER平面）普通模式矢量模式31功率密度分布图（PlanePowerDensity）„平面功率密度（POWER平面）32功耗分布图（PowerLoss）„功耗（POWER平面）33过孔电流分布图（ViaCurrent）„过孔电流（TOP平面）34保存仿真结果和彩图结果„保存仿真结果:主菜单WorkspaceSimulationResultsSave„保存彩图结果:界面右侧Distribution菜单，右键点击presentdistribution然后选择saveall仿真结果彩图结果352.PKG的直流分析36加载布线文件„点击主菜单的New，新建一个Workspace„确保当前流程为IRDropAnalysis„点击LoadaNew/DifferentLayout把Lab文件中的IR_Package.spd布线文件加载进来„这是一个7层的BGA封装37检查叠层、镀层、选择网络„跳过CheckStackup„跳过ViaPlatingThicknessSetup„跳过SelectPwr/GndNets38设置供电模块1„点击SetupVRMs，设置板上的供电模块VRM„界面上将出现设置向导Wizard„在接下来出现的2个对话框中依次按照默认选项，按NextNextNext39设置供电模块2„在接下来的窗口中选择BGA1，然后点击Next„然后在设置标称电压NominalVoltage为1.8V，点击Next„最后在生成的VRM电路中按Finish，这样1.8vVRM就生成好了NextFinishNext40设置耗电模块1„点击SetupSinks，设置板上的耗电模块Sink„界面上将出现设置向导Wizard„在接下来出现的2个对话框中依次按照默认选项，按NextNextNext41设置耗电模块2„在接下来的窗口中选择DIE1，然后点击Next„然后按照如下窗口中的参数逐一设置，点击Next„最后在生成的Sink电路中按Finish，这样1.8vSink就生成好了NextFinishNext42保存项目文件„在设置完VRM和Sink器件后，跳过右图中的加框部分„点击主菜单中的SaveAll，将workspace中的所有参数设置保存为IR_Package.xml„在弹出的Output窗口中会出现ERROR信息43改变选项设置，消除ERROR„为了消除Error，点击ToolsOptionsEditOptions…„在窗口中点击OptionsErrorChecking，将Sh