為什么說(shuō)高速信號(hào)仿真如此重要？

Pcbbar

僅看近30年的發(fā)展，以PC為代表的行業(yè)幾度繁榮而后歸于平靜，從最早的百兆級(jí)處理器速度倍頻直到今天的幾個(gè)GHz級(jí)別，總線位寬從16位擴(kuò)展到今天的64位，以Intel為首的行業(yè)龍頭公司將CPU的處理能力整整提升了成百上千倍。

在總線寬度和處理器速度達(dá)到瓶頸后的近10年里，整個(gè)行業(yè)將突破的戰(zhàn)場(chǎng)放在了高速接口上，外部串行高速接口的速率從Gbps迅速飛升到幾十個(gè)Gbps，為了實(shí)現(xiàn)更高的吞吐量，還采用了復(fù)雜的高階調(diào)制和增加鏈路寬度的辦法。這一切簡(jiǎn)直是以“迅雷不及掩耳盜鈴之勢(shì)”洶涌而至，作為“攻城獅”的你做好準(zhǔn)備了么？

所謂“重劍無(wú)鋒，大巧不工”，在這些紛繁復(fù)雜的技術(shù)背后，信號(hào)完整性一直是整個(gè)高速數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計(jì)成敗的關(guān)鍵，也是“攻城獅”畢生的修行。而借助仿真工具進(jìn)行信號(hào)完整性的分析和預(yù)測(cè)，并通過(guò)準(zhǔn)確有效的測(cè)試測(cè)量工具進(jìn)行驗(yàn)證和調(diào)試已經(jīng)是公認(rèn)的重要設(shè)計(jì)驗(yàn)證手段。

然而如何在高速鏈路的設(shè)計(jì)驗(yàn)證中有哪些新利器以及如何選用合適的工具？如何在設(shè)計(jì)仿真階段綜合考慮真實(shí)鏈路情況規(guī)避各種陷阱？如何針對(duì)傳輸鏈路進(jìn)行準(zhǔn)確的評(píng)估以尋求最佳的性能和成本比？如何對(duì)系統(tǒng)級(jí)產(chǎn)品最終性能做出準(zhǔn)確的評(píng)估？如何對(duì)時(shí)鐘抖動(dòng)進(jìn)行準(zhǔn)確的評(píng)估以便為系統(tǒng)留出足夠的裕量……這將是“攻城獅”們需要去面對(duì)和考慮的...   

為什么說(shuō)具備完整的高速信號(hào)仿真知識(shí)現(xiàn)在非常重要？

一、行業(yè)需求大

隨著中美貿(mào)易戰(zhàn)的加劇，我國(guó)在制造2025中加大芯片設(shè)計(jì)制造的力度�，F(xiàn)在眾多的企業(yè)都開(kāi)始轉(zhuǎn)向苦練內(nèi)功，以提升核心競(jìng)爭(zhēng)力。相關(guān)IC集成電路和高速信號(hào)互聯(lián)的人才需求是首當(dāng)其沖的問(wèn)題，圍繞國(guó)家所需，急需培養(yǎng)專業(yè)化所需要人才，構(gòu)建人才產(chǎn)業(yè)核心優(yōu)勢(shì)。

二、人才薪資高

仿真分析工程師目前的平均起薪已達(dá)到15k＋，且呈現(xiàn)出逐年增長(zhǎng)的趨勢(shì)。北京、深圳、上海、杭州等城市人才需求最旺盛。

我們都知道接地，濾波和屏蔽是解決高速電路設(shè)計(jì)很多問(wèn)題的“三大法寶”；但同時(shí)，數(shù)據(jù)速度傳輸效率越來(lái)越高，供電電壓越來(lái)越低，電路板密度越來(lái)高，這些變化會(huì)導(dǎo)致以往的經(jīng)驗(yàn)不能夠完全解決我們遇到的各種信號(hào)問(wèn)題或者甚至是錯(cuò)誤結(jié)論。作為電子工程師，對(duì)高速電路信號(hào)完整性問(wèn)題是否能有準(zhǔn)確的理性量化分析？這種做定量化的分析專業(yè)仿真工具到底如何準(zhǔn)確使用？

要想做好信號(hào)完整性分析設(shè)計(jì)，又需要掌握哪些必備技能呢？

(一)基礎(chǔ)理論。

這一點(diǎn)是必須要掌握的，那到底學(xué)習(xí)SI知識(shí)，有沒(méi)有捷徑呢？由于SI知識(shí)涉及的范圍比較廣，不同的產(chǎn)品涉及的內(nèi)容不同；不同的產(chǎn)品需要覆蓋的知識(shí)面不同，相應(yīng)的SI設(shè)計(jì)方法就不同。全面掌握SI需要花費(fèi)大量的時(shí)間和精力，面對(duì)更深層次的問(wèn)題，對(duì)于基礎(chǔ)知識(shí)要求會(huì)比較高。

所以，我們可以選擇掌握某類(lèi)產(chǎn)品，選擇其中的一部分學(xué)習(xí)，這一部分是和你的工作息息相關(guān)的。快速掌握到解決90%問(wèn)題的知識(shí)，盡快具備SI設(shè)計(jì)能力。比如下圖：

這張圖中大部分走線速率100-200M，不是很高。它的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)有點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的，有一點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)的，做SI設(shè)計(jì)時(shí)，所涉及的信號(hào)完整性分析也不多，把最基本的掌握后，這些問(wèn)題90%就能解決了。

對(duì)于時(shí)鐘信號(hào)來(lái)說(shuō)，有一類(lèi)是普通時(shí)鐘。這類(lèi)信號(hào)在布線中，要求不是很?chē)?yán)格。還有一類(lèi)時(shí)鐘信號(hào)，分析起來(lái)會(huì)相對(duì)復(fù)雜。有一些復(fù)雜的系統(tǒng)，會(huì)有一些專門(mén)的時(shí)鐘模塊，走線時(shí)要求會(huì)比較高，就會(huì)涉及到信號(hào)質(zhì)量的問(wèn)題。

如何判斷信號(hào)質(zhì)量的好壞，不同的電路，不同的信號(hào)要求不一樣。對(duì)于高速同步電路。比如說(shuō)DDR的存儲(chǔ)電路來(lái)說(shuō)，除了要掌握基本的SI理論，還需要掌握時(shí)序這方面的知識(shí)。對(duì)于高速串行互聯(lián)來(lái)說(shuō)，５G，１０G，１２.５G，２５G，２８G，像這一類(lèi)的高速互聯(lián)信號(hào)，它對(duì)于SI的基礎(chǔ)理論要求會(huì)比較嚴(yán)格。幾乎所有的SI基礎(chǔ)知識(shí)都需要了解，才能把高速串行互聯(lián)設(shè)計(jì)好，這樣在設(shè)計(jì)中，所存在的風(fēng)險(xiǎn)才會(huì)低一些。

(二)、工具軟件。

要學(xué)會(huì)使用仿真軟件，以及測(cè)試的儀器，儀表的使用也要學(xué)會(huì)。學(xué)習(xí)軟件是比較容易的，可以不必要浪費(fèi)太多時(shí)間。學(xué)習(xí)基本操作后，可在實(shí)際應(yīng)用中進(jìn)一步熟練。

仿真軟件比較多；要選擇適合自己的軟件；不同的軟件側(cè)重點(diǎn)不同，選擇適合自己的軟件可以提高自己的工作效率。而Cadence收購(gòu)并整合了Pspice的功能，涵蓋了電子設(shè)計(jì)的整個(gè)流程，包括系統(tǒng)級(jí)設(shè)計(jì)，功能驗(yàn)證，IC綜合及布局布線，模擬、混合信號(hào)及射頻IC設(shè)計(jì)，全定制集成電路設(shè)計(jì)，IC物理驗(yàn)證，pcb設(shè)計(jì)和硬件仿真建模等。Cadence是對(duì)復(fù)雜EDA設(shè)計(jì)的首選。

（三）、項(xiàng)目實(shí)操，將理論與軟件應(yīng)用到實(shí)際項(xiàng)目中反復(fù)驗(yàn)證

這一步難住了很多工程師，成為比較關(guān)鍵的一道坎。仿真和設(shè)計(jì)方法基于基礎(chǔ)理論，但具體如何操作，這里面涉及到經(jīng)驗(yàn)的積累，這也與基礎(chǔ)理論掌握是否扎實(shí)有關(guān)。是否能融會(huì)貫通，舉一反三。另外觀摩別人設(shè)計(jì)過(guò)程，可以避免走彎路。

有些工程師說(shuō)，我基礎(chǔ)知識(shí)也掌握了，仿真軟件也會(huì)用了，仿真時(shí)也能出波形。但是一到實(shí)際應(yīng)用中，卻無(wú)從下手。這要怎么辦呢？項(xiàng)目實(shí)操，將理論與軟件應(yīng)用到實(shí)際項(xiàng)目中反復(fù)驗(yàn)證

仿真設(shè)計(jì)方法需要很多工程經(jīng)驗(yàn)積累，也需要基礎(chǔ)知識(shí)積累。這方面在書(shū)本中是很難學(xué)到的。如果想走捷徑的話，就需要有經(jīng)驗(yàn)的人去帶你，去觀摩他做設(shè)計(jì)（過(guò)程和方法），學(xué)習(xí)經(jīng)驗(yàn)、學(xué)習(xí)如何何考慮問(wèn)題、如何解決問(wèn)題、如何分析問(wèn)題；以及需要不斷的項(xiàng)目實(shí)操，將理論與軟件應(yīng)用到實(shí)際項(xiàng)目中反復(fù)驗(yàn)證。

『高速信號(hào)仿真分析』是個(gè)技術(shù)活兒

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