SI仿真工具闲聊

yawyw · 发表于 2016-4-9 07:33

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有人的地方就有江湖，有江湖的地方就有帮派，有帮派就会有纷争，有纷争才会有进步……正是因为这种良性循环才促使社会不断进步，SI仿真的江湖里，也有如此……

Ansys, Keysight，Cadence, Mentor, Synopsys，Xpeedic等等各个江湖门派（EDA厂商）群雄纷争，各位江湖豪杰（SI攻城狮）引锥刺股，勤学苦练，渴望终有一天习得天下武功，所向披靡……

1Ansys

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1.HFSS

江湖人称“海飞丝”，以其3D电磁场仿真闻名业界多年，一直都是电磁场仿真领域的标杆，小到电容，过孔，大到飞机，轮船，它都无所不能。可以用来做频域计算，提取S参数，广泛用来做电线设计，连接器设计，封装设计，PCB设计……等模拟仿真。

2. Siwave:

专注于PCB分析，做为2.5D仿真器，Siwave以其简单易用，仿真速度快，在江湖中也有一定地位。可以用来做平面谐振分析，S参数提取，PDN分析，EMI分析等等，可搭配Apache做PCB+BGA co-simulation。

3. Designer:

功能强大的系统模拟平台，分为DesignerRF和DesignerSI, 可以做EM Deisgn, 系统频域和时域Channel仿真，频域和时域电路仿真，可以直接导入Spice语法的电路，进行仿真。

4. Q3D:

提取RLC参数，适合electrical length ≦ l/10的应用，如封装设计，触控电容设计。

2Keysight

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Keysight (原Agilent) 只凭一个武器ADS (Advanced Design System), 便已凭借其强大的功能在仿真的江湖中打下一片天地。

ADS本来RF领域里面的一把利剑，而今年来，在高速设计领域里面可以用突飞猛进来形容，个人觉得，ADS是近几年在SI仿真领域进步最大的仿真软件，尤其是在Channel Simulation方面，ADS几乎是无人能敌。

ADS2016中，更是加入了SI+PI Co-simulation方案。

3Cadence

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Cadence自从收购了Sigrity以后，终于可以在仿真领域有了一席之地，而Cadence的产品也涵盖了从Layout到SI，PI仿真的各个方面, Sigrity的工具以其流程化的操作按钮，较快的仿真速度，给初学者带来了很多方便，降低了入门门槛，受到很多英雄豪杰的欢迎，常用的软件如下：

1. PowerSI:在功能方面对应Ansys Siwave, 可以方便的提取封装和PCB的各种网络参数(S/Y/Z)，并对复杂的空间电磁谐振问题产生可视化的输出，能与当前主流的物理设计数据库如PCB, IC封装和系统级封装(SiP)进行无缝连接。对于仿真精度，Siwave和PowerSI都是已经经过市场考验的工具，个人认为在5GHz以内，完全可以胜任，至于选择Siwave还是PowerSI, 完全由个人实际情况和个人喜好决定。

2. PowerDC: 针对于当前低压大电流的PCB和封装产品提供了全面的直流分析，并且集成了热分析功能，实现电热的混合仿真。通过PowerDC可以确保各器件端到端的电压降裕量，进而确保电源网络的稳定供应。PowerDC可以快速检测定位电流密度超标、温度超标的区域进而降低产品的风险。

3. OptimizePI： 针对PCB和封装的频域仿真工具，通过前仿真和后仿真实现电容方案的选型和优化，进而提高系统或器件的性能，能够帮助设计者综合考虑PCB或封装的电源分配网络（PDS）去耦电容的性能和成本。

从功能上讲: SIwave=PowerSI + PowerDC + OptimizePI

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4. Speed2000: 时域分析工具，内核集成了电路仿真器，传输线仿真器以及一个快速、专用的仿真复杂对象如多层芯片封装、多芯片模块，以及多层印制电路板中的电磁场的电磁场仿真器。功能方面集成了DDR Simulation, Power Ground Noise Simulation, EMI simulation, SI Metrics Check, Trace Impedance/Coupling Check, TDR/TDT simulation等等。

5. SystemSI: 时域仿真工具，分为并行仿真器和高速串行仿真器，类似于Ansys Designer和ADS Channel simulation, 个人觉得，在高速串行仿真方面，SystemSI还需要继续改进，最起码，对高速总线的无源通道的Mask还不能用户编辑，用户也不能自主更新Mask

4Synopsys

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Synopsys公司的Hspice工具是PCB，IC等电子设计中最常用的仿真工具，也是目前使用最为广泛的仿真工具，Hspice功能强大，可以搞定大部分电子方面的仿真设计，实在是SI工程师行走江湖必备的技能之一，但是由于Hspice需要网表进行仿真，使得很多入门者感到头痛，然而想要修的上乘武功，必须从写网表开始。

Hspice在高速串行仿真方面，也有其独到之处，尤其对于类似Intel等不提供IBIS_AMI模型的芯片厂商，Hspice更是不可或缺。

5Mentor

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Mentor公司的HyperLynx对应早期Cadence公司的Sigxplorer, 但无疑HyperLynx更受市场欢迎，HyperLynx以工程化的SI/PI/EMC的分析环境为主要特色，操作简便，易于掌握，尤其对于低速信号的what-if仿真，非常方便快捷，对于DDR仿真，也非常方便。

6Xpeedic

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Xpeedic是国内为数不多的优秀EDA厂商之一，近两年在High Speed Solutions 仿真方面，推出了SnpExpert, ViaExpert, ChannelExpert分别针对S参数处理，三维过孔模型提取，高速链路设计，其准确度和仿真速度也是可圈可点。面对高手如云的SI EDA市场，Xpeedic以点带面，从点出发，寻找市场的痛点和机会，其思路还是值得称赞的。当然，也希望国产仿真软件越来越好。