使用芯禾Expert系列软件实现高速链路仿真

在Snp Expert中绘制出各类曲线后，可以参照图20所示的方法调出Compliance Configuration界面，在仿真曲线上添加各类国际标准的Spec红线。图20中在仿真得到的插损曲线上添加了100GBASE-KR4损耗标准红线，设计者就很容易看到当前的设计是否会超出规范的要求。

图20  为仿真曲线添加标准红线

图21  通道串扰计算步骤1

除了添加标准红线之外，根据导入的S参数文件还可以进行近端串扰、远端串扰、ICR等数据的计算。在Channel菜单下选中Xtalk命令，会弹出图21所示的通道串扰计算界面。对于导入的S参数中包含的所有通路，软件自动给出这些通路对应的所有串扰源。用户只需要跟随向导点击Next按钮，在图22界面中选择需要计算的项目，然后点击Plot按钮，就可以立即得到各类串扰曲线。

图22  通道串扰计算步骤2

Snp Expert中还包括了USB Type-C各类参数计算、IEEE802.3BJ中COM指标计算等多种功能，限于篇幅，在本文中不再一一介绍。这些计算功能的原理可能较为复杂，但Snp Expert已经集成了这些功能，用户只需要根据软件界面上的提示进行鼠标操作，即可很方便地得到相关的数据和曲线。

三、高速链路的后仿真

在完成PCB设计之后，通常还需要对高速链路进行后仿真分析，确保实际设计结果与前仿真的预期一致。对于后仿真过程，重点在于对PCB上的实际布线拓扑进行提取和仿真。整体链路的仿真和仿真数据的后处理过程则与前仿真阶段完全一致。

由于实际PCB结构复杂，包含的数据量较多。因此，如何快速、准确地从实际PCB上提取仿真人员需要的走线拓扑，极为考验EDA工具的能力。Via Expert除了能够根据Template建模之外，还为用户提供了直接从PCB上提取走线拓扑的功能。

在图3界面中选择Model With Layout命令，就会弹出图23所示的PCB文件导入界面。用户选择需导入的PCB文件后，Via Expert会解析文件，将PCB中所有的信号网络列在图23的左侧，将能够识别到的电源网络列在图23的右侧。用户从左侧筛选出需要分析的网络，将其移到右侧列表中，然后点击OK按钮。Via Expert经过进一步解析之后，会弹出图24所示的Cut View界面。在Cut View界面上，用户可以根据实际走线形状进行切割，将所需

图23  Via Expert中PCB导入界面

图24  Cut View界面中截取网络实际走线

要的走线、信号孔保留下来，去除不必要的成分，得到图25所示的实际走线拓扑的三维模型。在提取的实际走线拓扑两端的信号孔或Pad上加上端口，设置好仿真频段，就可以在Via Expert中进行仿真，最终得到实际走线拓扑的S参数。

经过多个版本的迭代之后，当前的Via Expert软件不仅可以从PCB上提取各种复杂的走线、孔和反焊盘结构，而且对大规模单板的解析效率也较高。通过Via Expert的这一功能，用户可以分别将单板、背板上的走线拓扑提取出来，仿真得到各自的S参数，然后在Channel Expert中仿真整个通道的性能。

图25  从PCB上提取的实际走线拓扑

四、总结

芯禾的Expert系列软件各自均具有强大的功能，互相配合使用，能够实现高速链路的各类仿真。Via Expert可以方便地建出PCB上的各类模型，或者直接从PCB上提取需要的模型，经过仿真后得到模型的S参数。Channel Expert可以对各类通道拓扑进行自动或手动的搭建，即具有灵活性，也能够提高通道搭建的效率。Snp Expert则是目前业界最好的S参数处理软件，不仅能够根据导入的S参数快速生成各类曲线，还集成了大量国际规范标准，便于仿真人员判断仿真结果的可用性。

最为难得的是芯禾是一家研发完全在国内的EDA公司，相比于EDA领域的国际大厂，芯禾能够更迅速地响应国内各类厂家在高速信号仿真领域的需求。从2013年首次使用芯禾的软件到现在，笔者切切实实地感受到了芯禾Expert系列软件的巨大进步。这种进步反过来又帮助了高速信号的仿真人员，不仅提高了仿真效率，更使得仿真人员能够将精力集中在系统设计和优化方面，而不是为各种建模而伤透脑筋。

随着以太网设备端口容量从100GbE向着400GbE、甚至1TbE演进，人们对高效、好用的EDA仿真工具提出了更多的需求。期待芯禾开发的EDA软件功能更加强大，在高速设计领域独领风骚。