在数据中心、汽车和 5G 等关键电子应用中，数据的速率和数量呈指数级增长。数据中心需要高达 112Gbps 的数据传输，这只能通过 PAM4 信令来实现。汽车行业面临着在各种电子控制单元（ECU）之间传输数据的挑战——数据速率非常高，达到每秒数千兆位，主要是在两对电线上传输，同时需要控制好阻抗。在 5G 领域，必须在边缘节点和数据中心处理的数据量非常庞大。5G 设备必须具备应对这种速率并及时作出控制决定的能力。

半导体行业面临的一个关键挑战在于保持数据完整性，因为随着对带宽的需求越来越大，现有云数据中心服务器、存储和网络基础设施的带宽日益紧张。解决这些瓶颈的主要有效技术是系统级信号和电源完整性（SI/PI），这需要在制造系统之前对使用的各种互连件进行建模和仿真。

1► 高速多板系统调试中出现的信号完整性问题

电子系统在回板调试后往往会发现信号质量问题，很多可以通过测试设备定位到问题点并予以解决，但针对高频或高速电路指标很多公司并没有相关的矢网、高端示波器等设备，不具备测试能力。另外，硬件测试本身就有极大的局限性，模拟极端情况的能力有限，方案试错的成本很高。因此，在对有问题的电路板进行问题定位时，软件仿真就变成了硬件调试一个很好的辅助手段，并且随着如今高速高频电子系统设计的增多，对仿真的依赖程度越来越高。

对于电路板调试出现SI问题的定位工作，软件仿真流程类似于设计流程中的仿真后仿，一般分为三个步骤：

复现问题，使用高效精确的电磁场仿真工具实施模型参数的提取，得到信号无源互连链路的频域S参数结果，S参数可以从频域辅助分析信号质量，也作为后续第二步问题定位的重要依据；然后结合芯片IO模型（ibis/spice模型等）搭建链路拓扑，实施时域仿真，查看最终的时域波形、眼图或误码率等指标。

定位问题，一般首先通过S参数的插入损耗、回波损耗初步判断问题，如损耗过大、还是阻抗不匹配造成的反射或是其他原因。结合时域波形、眼图等结果，详细分析可能造成信号质量问题的原因。其中分析链路阻抗一致性的重要手段是进行TDR仿真，找到阻抗不连续的地方，进行有针对性的优化。

优化设计、重新仿真验证，循环迭代直到信号质量满足要求。其中仿真手段包括在设计文件中修改可能导致信号问题的不良版图设计、修改去耦电容等原理方案以及常见的在仿真软件中实施的过孔扫描。

Sigrity仿真工具可以方便准确地支持上述过程！

2► Sigrity SystemPI---一款系统级的电源完整性仿真工具

随着现代高速信号的速率越来越快，信号边沿越来越陡，芯片的供电电压进一步降低，时钟频率和数据读取速率的增加需要消耗更多的电能。在进行电子系统信号完整性分析研究的同时，如何提供稳定可靠的电源给电子系统也已成为重点研究方向之一。

Sigrity SystemPI 是一款系统级的电源完整性仿真工具，能提供直流电压降分析和电源时域噪声与电源PDN 阻抗分析，同时也能支持电源完整性分析的流程定制。Sigrity SystemPI 主要应用于直流和交流电源完整性问题中，能为IC 封装、互连电缆、PCB、连接器等系统互连电源完整性问题提供解决方法。帮助工程师在不增加项目额外成本，不影响项目进度的前提下，实现项目的设计改进与性能提升。

☞☞   四大功能优势如下：

#1

Sigrity SystemPI 中建立了通用拓扑和标准接口，允许其与 Cadence Celsius Thermal Solver 集成 Sigrity Advanced PTI 从通用拓扑互连环境中执行自动分析并且同步到电源完整性分析中去。

高度灵活的拓扑环境能够支持从发送电压源到接收电流源的所有组件的电源完整性分析及电热混合仿真分析。拓扑接口的灵活性允许进行早期分析，和执行假设分析，帮助推动跨多结构电源分配网络 PDN 的性能规范分析。随着设计工作的进行，可以交换替代提取的 PDN 模型，以拓展出设计中的更多细节。

#2

允许使用从 Sigrity PowerSI 和 Cadence Clarity 3D Solver 中提取 Z 参数模型用于 PDN 分析，也能够兼容其他互连建模工具及 3D 求解器的 Z 参数建模结果，能够支持 Cadence Voltus 创建的仿真模型，进而支持实现 IC 芯片的电源完整性解决方案。

#3

通过模块化的设计思路，Sigrity SystemPI 可以快速搭建出电源完整性仿真的原理图模块电路，可视化仿真和模拟整个 PDN，包括 VRM、PCB、封装、连接器及 S 参数模型，提供一站式 PDN 分析结果。

#4

在同一环境中进行 IR 直流电压降分析、电压纹波噪声分析、电源 PDN 阻抗分析。

Sigrity SystemPI

系统电源仿真亮点——

# 允许自定义搭建链路进行系统级PDN和电源纹波分析

关于如何使用 Sigrty SystemPI 搭建链路进行系统级 PDN 和电源纹波分析的方法，需要视频版或图文版资料的，可以联系我们~~~

▶▶ 总 结

电源完整性

Cadence PI解决方案，来自于Sigrity™ 技术，提供覆盖AC到DC全频段、高精度的电源完整性分析，且每个工具都与Allegro PCB/APD Plus无缝集成。

信号完整性

Cadence基于电源感知的SI解决方案，来自于Sigrity™ 技术，提供高速互连设计高精度的SI仿真分析。要实现高精度的仿真，不仅需要对信号进行建模和分析，而且还需要对提供信号电流返回路径的电源/接地网络进行建模和分析。兼顾电源影响的 SI 工具与 Cadence物理设计工具无缝对接，共同用于创建全面的兼顾电源影响的设计与SI 分析解决方案

Cadence仿真工具产品矩阵图：

文章内容来源于：Cadence楷登PCB及封装资源中心