CST仿真实例：芯片封装S参数提取方法

在信号完整性仿真中，S参数是一切链路仿真的基础，CST软件在信号完整性领域里有着非常强大的实力。在介绍案例之前，先介绍一下CST软件在EDA里的优势。

（1）强大稳定的Layout导入能力，不仅支持市面上几乎所有的layout工具，并且能快速转换成三维模型，并自动划分网格。

（2）完备的仿真技术:在EDA三维仿真领域，

独家的时域求解器（FIT）和PBA网格技术能处理任意复杂的结构，由于时域算法对计算资源的要求没有频域有限元那么大，可以仿真非常高频的EDA问题。

同时CST也具有频域有限元算法作为低频EDA部分仿真的补充。两种算法可以相互验证，提升工程师的信心。

 

还有其他的优势如TDR仿真，独家的SPICE模型提取工具IdEM等，放到后续相关题目时再谈，我们先进入正题。

模版选择

和其他仿真一样CST仿真芯片封装时也提供仿真模版，选择模版可以简化用户对仿真参数的设置。这里模板选择宽带模型提取如下图片所示：

这里我们选择封装，如下图所示：

其他选择不一一赘述了，选择时域算法，单位和频率范围如下图所示：

因为是案例制作，我这里选择到10GHz，用户可以根据实际需要，选择更高的频率仿真。然后点击Finish完成模版制作。

 

EDA（芯片）文件导入

 

可以直接将EDA仿真文件直接拖拽到窗口内然后放开鼠标（drag&drop）来导入EDA文件，如下图所示：

也可以通过

点击Modeling选项卡下的Import，并选择EDA文件，本例中导入的是Candence的*.sip文件，如下图所示： 

点击打开后，会弹出CST EDA-import的界面，如下图所示：

在这个界面下，可以设置包括堆叠材料特性、厚度、铜箔、键合丝、焊球、焊盘尺寸等各种信息。当然如果这些在设计时候已经设置好，导入后就不需要更改了。如本例中从模型的倒装芯片层到BGA层，都可以自定义材料特性、厚度，铜箔的形状等，如下图所示：

自动端口设置

例如我们要仿真提取其中一对差分对的S参数，TXDATA0+和TXDATA0-，这对线从倒装芯片的RDL层到BGA焊球的链路，我们在PCB Preview页下的Net highlighting勾选要仿真的线，此时这对线会在预览图中，高亮显示，如下图所示：

点击Ports，勾选Only show pins of selected nets，此时只会显示勾选的网络，点击->，将这对差分线的四个pin，自动设置为单端port，如下图所：

点击Ref.net，本例中，将单端port的参考地设置为VSS，点击如下图所示：

设置完成后的端口界面，如下图所示：

点击OK，此时预览图中，出现了自动设置的4个单端Port，如下图所示：

其中，需要点Specials按钮，对端口进行如下设置，软件会自动在芯片层和靠近BGA层处生成两个接地平面，并将所有的GND网络与其自动连接，如下图所示：

点击OK，EDA就完全导入为3D模型到CST微波工作室中了，如下图所示：

例如我们要仿真提取其中一对差分对的S参数，TXDATA0+和TXDATA0-，这对线从倒装芯片的RDL层到BGA焊球的链路，如下图所示：

BGA处的端口是自动添加在BGA焊球和辅助接地平面之间，BGA的GND网络，自动与该辅助接地平面连接，如下图所示：

点击View选项卡下的Axes Scaling按钮，放大Z轴方向的视图，如下图所示：

我们可以看到，在视图中，Flip-Chip（倒装芯片）处也自动添加了一个辅助平面，将端口3和端口4自动添加在RDL层与辅助接地面之间，同时辅助接地面与Net中的接地网络自动连接，如下图所示：

本案例中4个离散面端口都是自动设置的，如下图所示:

本例中，我们将频率范围设置为0GHz-10GHz，边界条件Open add space，此时这对差分线上的网格细节，如下图所示：

 

仿真结果和提取S参数

点击时域求解器，运行仿真，如下图所示：

得到S参数结果，如下图所示：

点击Post-Processing选项卡下的Import/Export按钮，选择Export TOUCHSTONE...，如下图所示：

在下图中，点击OK，如下图所示：

并保存*.s4p，如下图所示：

这样就提取了芯片封装上这一对差分线，四个单端端口的S参数了。

 

小结

本期完成了CST仿真案例：芯片封装S参数提取的仿真过程。后续我们还会介绍如何用提取的S参数做信号完整性的仿真。