一种微系统模块中DDR3信号PI和SI仿真分析方法技术方案

本发明专利技术公开了一种微系统模块中DDR3信号PI和SI仿真分析方法，实现了微系统模块的电源完整性仿真分析及信号完整性仿真分析，并提供了仿真判定标准，提高仿真精度。包括将硅基板和管壳合并后进行直流压降仿真的步骤，步骤如下：将管壳和硅基板的版图导入到仿真软件中并进行仿真参数设置；在芯片的电源引脚和地引脚之间添加电压源和电流源后，启动仿真软件进行直流压降仿真并运算求解，获取仿真结果；根据仿真标准判断仿真结果是否满足要求，若满足要求，则仿真完成；若不满足要求，则定位版图中不满足仿真标准的项目，对不满足仿真标准的项目进行版图更改，直至满足要求，仿真完成。仿真完成。仿真完成。

【技术实现步骤摘要】
一种微系统模块中DDR3信号PI和SI仿真分析方法


[0001]本专利技术涉及微系统模块仿真
，具体为一种微系统模块中DDR3信号PI和SI仿真分析方法。

技术介绍

[0002]当前服务器存储器集成度越来越高，系统中每个单板PCB布局布线挑战也越来越大。其中建模过程中的仿真优化和良好的电源和信号完整性十分关键。
[0003]现有的DDR3信号电源完整性(Power Integrity，PI)和信号完整性(Signal Integrity，SI)仿真分析方法，对简单2D结构的PCB板来说，由于其板材及结构单一，已经形成很多成熟的规范及PI和SI仿真分析方法，例如QJ3103A
‑
2011印制电路板设计要求中对过孔及电流密度均有明确合格判定标准，一些仿真软件对于2D结构的PCB板也有较为成熟的仿真流程。
[0004]然而，随着对集成度的要求越来越来高，微系统模块应运而生。微系统模块中通常需要采用新型材料以及复杂3D堆叠结构的TSV板、管壳。信号通路经过TSV转接板的走线、TSV孔、焊球、管壳基板的走线、过孔、焊球，到另一个硅转接板；模块应用时还需要对外引出到达PCB走线、过孔和芯片；信号PI和SI仿真分析是一个发送芯片—信号通道—接收芯片的系统概念，TSV硅基板和管壳要协同进行PI和SI仿真分析和优化；对于复杂的分部件均需要建模，并需要分析3D堆叠结构中提取S参数方可达到仿真精度的方法，进行针对性电源直流和交流分析，总结合格判定标准等。但目前微系统模块中对电源完整性仿真分析及信号完整性仿真分析方面均无成熟的仿真方法及判定标准，存在仿真精度较低、建模困难以及无明确判定标准的问题。

技术实现思路

[0005]为了解决现有技术中存在的问题，本专利技术提供一种微系统模块中DDR3信号PI和SI仿真分析方法，实现了微系统模块的电源完整性仿真分析及信号完整性仿真分析，并提供了仿真判定标准，提高仿真精度。
[0006]为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：
[0007]一种微系统模块中DDR3信号PI和SI仿真分析方法，包括将硅基板和管壳合并后进行直流压降仿真的步骤，步骤如下：
[0008]将管壳和硅基板的版图导入到仿真软件中并进行仿真参数设置；
[0009]在芯片的电源引脚和地引脚之间添加电压源和电流源后，启动仿真软件进行直流压降仿真并运算求解，获取仿真结果；
[0010]根据仿真标准判断仿真结果是否满足要求，
[0011]若满足要求，则仿真完成；
[0012]若不满足要求，则定位版图中不满足仿真标准的项目，对不满足仿真标准的项目进行版图更改，直至满足要求，仿真完成。
[0013]优选地，所述将硅基板和管壳合并包括：
[0014]对控制器TSV基板和管壳的工程文件进行合并以及对DDR3颗粒TSV基板微模组件和管壳的工程文件进行合并。
[0015]优选地，所述仿真参数包括材料电导率、介质介电常数、损耗角正切和芯片对应的焊球。
[0016]优选地，所述在芯片的电源引脚和地引脚之间添加电压源和电流源具体包括：
[0017]在裸芯片TOP层设置电流源，在裸芯片BOTTOM层BGA焊盘位置处的供电端设置电压源。
[0018]优选地，所述仿真标准包括直流电压损耗标准和电流密度标准，
[0019]其中，所述直流电压损耗标准为微系统模块中电源网络产生的直流压降不超过芯片供电电压的3％，所述电流密度标准中仿真电流密度不超过限定电流子。
[0020]优选地，所述直流压降仿真的步骤后，还包括交流阻抗仿真的步骤，步骤如下：
[0021]将芯片的电源引脚接在一起形成电源引脚组，地引脚接在一起形成地引脚组；
[0022]在供电芯片的电源引脚组与地引脚组之间添加一个电阻，在用电芯片的电源引脚组与地引脚组之间添加一个接口；
[0023]仿真软件设置Compute SYZ参数后进行交流阻抗仿真并运算求解，获取用电芯片接口处的目标阻抗曲线；
[0024]根据目标阻抗标准判断获取的仿真结果是否满足要求，
[0025]若满足要求，则仿真完成；
[0026]若不满足要求，则定位不满足目标阻抗标准，对微系统模块电源网络中的去耦网络进行修改，直至满足要求，仿真完成。
[0027]优选地，所述电源网络的去耦网络获取包括如下步骤：
[0028]提取PCB板的供电端到微系统模块封装后的电源网络的信号参数模型；
[0029]在仿真软件中搭建构建PDN全链路；
[0030]在PDN全链路的模块端接入芯片CPM模型；
[0031]基于去耦电容优化和时域仿真，获取电源网络的去耦网络。
[0032]优选地，所述直流压降仿真的步骤后，还包括信号完整性仿真的步骤，步骤如下：
[0033]提取控制器裸芯片焊盘到TSV引出脚之间互连线的信号参数；
[0034]提取TSV引出脚到DDR3颗粒裸芯片焊盘和匹配阻容IPD裸芯片焊盘之间互连线的信号参数；
[0035]提取控制器TSV引出脚到DDR3颗粒TSV引出脚之间互连线的信号参数；
[0036]级联提取的信号参数，导入芯片模型，建立时域求解，得到DDR3信号SI仿真结果；
[0037]根据标准判断获取的DDR3信号SI仿真结果是否满足要求，
[0038]若满足要求，则仿真完成；
[0039]若不满足要求，则定位版图中不满足标准的项目，对不满足标准的项目进行版图更改，直至满足要求，仿真完成。
[0040]优选地，所述DDR3信号SI仿真结果包括DDR3信号的频域、时域、电平、边沿、时序和眼图。
[0041]优选地，所述DDR3信号SI仿真结果中DDR3信号的时序采用内嵌DDR3脚本进行计
算。
[0042]与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：
[0043]本专利技术提供了一种微系统模块中DDR3信号PI和SI仿真分析方法，针对于微系统模块中DDR3信号的PI分析，从微系统模块中的控制器TSV基板到管壳，再到DDR3颗粒TSV基板微模组件及IPD芯片，整条复杂3D结构链路下，分部件在建模过程中进行参数设置，并在仿真过程中，对控制器TSV基板和管壳的工程文件进行合并、将DDR3颗粒TSV基板微模组件和管壳的工程文件进行合并，然后对合并后的两个工程进行直流DC IRdrop压降仿真。TSV板和管壳Attach合并操作后，进行集成仿真，则作为一个整体模型，能够分析到凸点、焊球等瓶颈处的过流能力、压降、电流密度等关键参数，这样仿真模拟的电流路径通过情况和实际工作情况更贴近，仿真精度更高，效果更优。
[0044]进一步地，针对于微系统模块中DDR3信号的SI分析，从微系统模块中的控制器690TSV组件、管壳到DDR3颗粒TSV5层微模组件，进行完整链路级联仿真DDR3信号，对于分部件合理建模并分析3D堆叠结构中提取S参数可达到仿真精度。本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种微系统模块中DDR3信号PI和SI仿真分析方法，其特征在于，包括将硅基板和管壳合并后进行直流压降仿真的步骤，步骤如下：将管壳和硅基板的版图导入到仿真软件中并进行仿真参数设置；在芯片的电源引脚和地引脚之间添加电压源和电流源后，启动仿真软件进行直流压降仿真并运算求解，获取仿真结果；根据仿真标准判断仿真结果是否满足要求，若满足要求，则仿真完成；若不满足要求，则定位版图中不满足仿真标准的项目，对不满足仿真标准的项目进行版图更改，直至满足要求，仿真完成。2.根据权利要求1所述的一种微系统模块中DDR3信号PI和SI仿真分析方法，其特征在于，所述将硅基板和管壳合并包括：对控制器TSV基板和管壳的工程文件进行合并以及对DDR3颗粒TSV基板微模组件和管壳的工程文件进行合并。3.根据权利要求1所述的一种微系统模块中DDR3信号PI和SI仿真分析方法，其特征在于，所述仿真参数包括材料电导率、介质介电常数、损耗角正切和芯片对应的焊球。4.根据权利要求1所述的一种微系统模块中DDR3信号PI和SI仿真分析方法，其特征在于，所述在芯片的电源引脚和地引脚之间添加电压源和电流源具体包括：在裸芯片TOP层设置电流源，在裸芯片BOTTOM层BGA焊盘位置处的供电端设置电压源。5.根据权利要求1所述的一种微系统模块中DDR3信号PI和SI仿真分析方法，其特征在于，所述仿真标准包括直流电压损耗标准和电流密度标准，其中，所述直流电压损耗标准为微系统模块中电源网络产生的直流压降不超过芯片供电电压的3％，所述电流密度标准中仿真电流密度不超过限定电流子。6.根据权利要求1所述的一种微系统模块中DDR3信号PI和SI仿真分析方法，其特征在于，所述直流压降仿真的步骤后，还包括交流阻抗仿真的步骤，步骤如下：将芯片的电源引脚接在一起形成电源引脚组，地引脚接在一起形成地引脚组；在供电芯片的电源引脚组与地引脚组之间添加一个电阻，在用电芯片的电源...

【专利技术属性】
技术研发人员：袁金焕，王艳玲，周煦林，杨巧，殷丽丽，刘宗溪，张萍，成洁，陈靖，
申请(专利权)人：西安微电子技术研究所，
类型：发明
国别省市：