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PI仿真(POWER INTEGRITY)又称电源完整性仿真,它是对单板+封装+DIE构成的电源系统的直流压降,平面载流能力,过孔电流大小,电源平面阻抗及电容种类,数量,位置等进行评估及优化的工作,具体形式如下图1所示。

基于华为技术的电源完整性PI仿真设计

图1 电源完整性仿真示图

我是2004年加入PI(POWER INTEGRITY电源完整性)仿真团队的,PI仿真团队那时候由张坤带领,鼎盛时期主要员工有:张坤,张胜利(华为互连第二位博士),晋赵国,全青山,贾俊,王瑜(实习生),吴炎京及我。这个团队的组合在当时部门算是实力很强大的,因“每人都有一把刷子”。加入PI团队前这个团队前期已有部分技术积累:电容的S参数测试,一些理论的研究,但仿真操作流程很复杂且在UNIX环境下,离实用阶段还有一段距离。

华为的PI仿真初期与cadence也有着很紧密的联系。SQPI是陈兰兵在CADENCE主导开发的一个项目并选华为作为试用客户,经过华为内部的优化及各种关键技术的钻研,最后华为成功应用了SQPI,可惜CADENCE就缺少最后一步没有把这个软件大面积推广开来,也许是算法上对单板一些特殊的情况没有处理好,最重要是其它公司没有象华为这样的团队为这个流程的顺利进行作进一步的技术研究及写上一些辅助的程序。

我一直认为SQPI很好用且效率特别高,因为它与LAYOUT平台是同一平台,无需各种转换,使用我开发的自动赋模型程序及构建的仿真环境,一个板级的PI仿真最多1个小时内就可以完成。

当初CADENCE的PI仿真平台切换是有历史故事的,开始时CADENCE是在UNIX平台上运行PI仿真,这个平台使用的仿真引擎是SPECCTRA。SPECCTRA是频域引擎而网表则类似于SPICE的工具,可以直接使用电容的S参数,在UNXI环境下此工具操作起来很不方便,这就是为啥刚开始时部门没法推广的重要原因,后来CADENCE把它的PI仿真工具移到了WINDOWS平台,使用引擎是TLSIM,这样就比较符合大家的使用习惯了,但这个在WINDOWS平台中运行的PI仿真软件不能使用电容的S参数库,而是使用一阶RLC模型,一阶的RLC钽电容是没法拟合的。这方面我们做了不少的研究及转换工作,并最终把电容模型的问题给解决了,电容库方面我认为我们当初做得比CADENCE还要好,我们的研究成果由于公司保密原因没有与CADENCE共享,主要的技术点包括:

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