シミュレーションと計測の融合
アジレント・テクノロジー
第3営業統括部
‐アイ品質の改善に向けたパラメータ最適化手法
・DDRケース・スタディ‐
1. シグナル・インテグリティの現状と課題
2. 測定とシミュレーションの整合
•
ネットワークアナライザ ゲーティング
•
ADSを用いたDe-embed手法
•
DDR測定におけるBGAプローブ
•
オシロスコープによるEmbed/De-embed
3. まとめ
セミナ内容
高速化するディジタル信号
様々な機器にギガビットを超える伝送スピードの
各種規格に対応したインターフェース実装が必要に
シグナル・インテグリティを取り巻く現状
現行のマーケット・トレンド
データレート、立ち上がり
スピードの増大
設計サイクル短縮
新規格対応
過去
現在
未来
•特性インピーダンス
•整合（反射）
•誘電体損失
•導体損
•クロストーク
•etc.
アイ／ジッタ・コントロールが重要課題に
タイミング・
マージンの減少
X
X
シグナル・インテグリティ確保に向けて
設計から評価までのトータルなノウハウが不可欠
・設計期間増大
・設計コスト増大
・設計資産再利用が困難
しかし
…
•シミュレーションは本当
に合うのか？
•導入しても効率が上が
らないでは？
•Cut & Tryの方が結局
早い？
試作
評価
測定
設計
シミュレーション
評価
測定
試作
シミュレーションの導入
現行のマーケット・トレンド
データレート、立ち上がり
スピードの増大
過去
現在
未来
設計サイクル短縮
新規格対応
新規格に対応した設計評価手法が重要に
USB3.0
5 Gbps
8B/10B, Full Simplex
(2つの片方向バス)
8 信号
4 USB2.0 に加えて
4 SS信号(上り下りDiff pair)
ケーブル長3 m
電流容量900mA max
SSC
新規規格例
Phy
sical
Cha
nnel
Pattern
Generator
Pre-emphasis/Driver
Encoder
Channel Adaptation
Decoder
Equalizer
Signal Recovery
システム全体でのアイ／ジッタマージン設計が不可欠
高速伝送路の構成要素
Phy
sical
Cha
nnel
Board Traces 51 – 254mm
Card
Card
Package
Die
Package
Die
ドライバ
レシーバ
Card
High speed Connectors
Backplane
Traces
254
–
101
6m
m
伝送線路
モデルは？
パッケージの
影響は？
適切な
エンファシス
量は？
タップ数や
タップ係数は？
1. シグナル・インテグリティの現状と課題
2. 測定とシミュレーションの整合
•
ネットワークアナライザ ゲーティング
•
ADSを用いたDe-embed手法
•
DDR測定におけるBGAプローブ
•
オシロスコープによるEmbed/De-embed
3. まとめ
セミナ内容
Success Story: Why Did Cisco Choose ADS For
Signal Integrity?
“Our systems include multi-gigabit per second chip-to-chip
serial links across PCBs and backplanes. We selected ADS
because it lets us couple simulations at the link-, circuit-, and
physical-levels with measured data from the instruments.
“The resulting workflow requires fewer respins of the physical
prototypes. We get fewer unwanted surprises, and get to market
quicker.”
シミュレーション・ギャップとは
≠
現実
理想
シミュレーションは理想環境であることを認識する
ケーブル 信号源
コンポーネント特性
コネクタ
基板特性
ばらつき
入力ミス
etc.
ギャップを埋めるには
現実の各特性をできる限りシミュレーションに反映させる
理想
2. モデル化
3. データ・インポート
シミュレーションデータ
擬似信号源
モデル・ライブラリ
現実
測定データ
実測波形データ
チャンネル特性
（Sパラメータ）
現実に即したシミュレーションを実現
1.データ加工
測定データを活用
Sパラ
TDR
Zoプロファイル
PCB CAD
電磁界Sim
回路Sim
測定
Sパラ
TDR
レイアウト
Sパラ
波形データ
アイパターン
設計の早い段階での測定データの
利用と過去の測定資産を再利用
設計プロセスの並列化
ポストレイアウト
← プリレイアウト
1. シグナル・インテグリティの現状と課題
2. 測定とシミュレーションの整合
•
ネットワークアナライザ ゲーティング
•
ADSを用いたDe-embed手法
•
DDR測定におけるBGAプローブ
•
オシロスコープによるEmbed/De-embed
3. まとめ
セミナ内容
データ加工事例
TDR Gating機能
コネクターの影響を除去
Gating前
Gating後
Gating後の結果
周波数ドメインに変換
シミュレーション結果
1.データ加工
1. シグナル・インテグリティの現状と課題
2. 測定とシミュレーションの整合
•
ネットワークアナライザ ゲーティング
•
ADSを用いたDe-embed手法
•
DDR測定におけるBGAプローブ
•
オシロスコープによるEmbed/De-embed
3. まとめ
セミナ内容
データー加工の種類
精
度
難易度
易
難
一番正確、しかし難易度が高い
高
低
1.データ加工
De-embed
・プロ
―バーシステム（GSGSGプローブ）を用いて測定
・コネクタを実装した基板で測定
G
S
G
S
G
G
S
G
S
G
プロ
―バーシステム
コネクタ+基板
測定値に給電線路の
特性が含まれてしまう
….
ADSを用いたde-embed
給電線路を4ポート線路として扱う必要があります。
線路間の相互作用
を取り除くことができ、より正確なDUTの結果が得られます。
DUT
コネクタ
コネクタ
コネクタ
コネクタ
本手法では、線路間の
相互作用も含めて取り除きます。
測定端子
線路間の相互作用を
取り除くことがます。
De-embed事例 評価基盤
TRL
キャリブレーションキット
評価基板
DUT
基板:FR4
e
r
=4.2
基板厚=0.6mm
tan
d
=0.025
T=18[
m
m] (導体厚み)
s
=5.8*10
7
[S/m](導電率)
1.データ加工
ディエンベッドによる効果
ディエンベッド有無による違い
DUT部
給電部
給電部
ディエンベッド後
ディエンベッド前
S
dd21
S
cc21
1.データ加工
ADSモデルとの比較
DUT部
DUT部
給電部
給電部
伝送特性（振幅）
伝送特性（位相）
近端結合度
遠端結合度
Sim(ADSマイクロストリップラインモデル)
測定値（ディエンベッド適用後）
(注)シミュレーションでは、給電線路を含まない特性を
得ることができます。従って、ディエンベッド適用後の
測定値とADSモデルのシミュレーション結果が
一致することは、本手法が妥当であることを意味します。
1.データ加工
EYEパターン評価
ディエンベッド前
ディエンベッド後
ディエンベッドによる効果はEyeパターンで評価した場合でも顕著です。
本手法適用後にEyeパターンを評価することにより、正確なEye測定結果が得
られます。
1. シグナル・インテグリティの現状と課題
2. 測定とシミュレーションの整合
•
ネットワークアナライザ ゲーティング
•
ADSを用いたDe-embed手法
•
DDR測定におけるBGAプローブ
•
オシロスコープによるEmbed/De-embed
3. まとめ
セミナ内容
DDR評価用BGAプローブ
DDR3 コンプライアンス・テストおよびデバッグのための優れたプ
DDR評価用BGAプローブ
CADデータから電磁界解析を実施
S (1 ,1 ) -6 -5 -4 -3 -2 -1 -7 0 d B (S (1 ,2 ))一部
切り出し
3. データ・インポート
プローブの影響を比較
BGAプローブ及びプローブの影響を考慮
BGAプローブEMモデル
アクティブプローブ
等価回路モデル
3. データ・インポート
0.5 1.0 1.5 2.0 0.0 2.5 -0.5 0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 -1.0 2.5 time, nsec e y e (V o u t, 8 0 0 M ,2 ) 0.5 1.0 1.5 2.0 0.0 2.5 -0.5 0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 -1.0 2.5 time, nsec e y e (n o _ p ro b e ,8 0 0 M ,2 )
