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PDN設計

レイアウトと解析ソリューションを統合したコンストレイント・ドリブン設計

Read Team PI Analysis White Paper
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Key Benefits

  • チームベースのコンストレイント・ドリブン設計フロー:PCBレイアウトのスペシャリストが1次PI解析を実行するため、PIエキスパートは高度な解析タスクに専念できます
  • ACおよびDCのPI解析の設定を自動化し、以前のセットアップを再利用して設計変更を迅速かつ簡単に分析できます
  • DRC マーカーとクロスプロービングにより、PDN 固有の要件を満たすために必要なレイアウトおよび配線の変更を容易に特定

PCB設計では、多くの要因が組み合わされパワー・インテグリティの問題を悪化させるためDC解析が不可欠です。 コアの電圧レベルは低下し続けています。現在では1.2V以下が一般的です。電圧が低下するにつれて、電流要求は通常増加します(IRドロップ= I * R)。電子機器の小型化により、レイヤー数が減り、密度が高くなるため、パワーネットの使用可能領域が減少します。また、ビア周辺のアンチパッドがプレーンを貫通、オーバーラップして「スイスチーズ」効果を作り出します。

さらに、電子メール、通話、経験則などによって伝達されるハードウェアデザイナーやパワー・インテグリティ(PI)エンジニアからの複数の指示からスタートするPCBデザイナーのための電力供給ネットワーク(PDN)の課題があります。デザイナーは、これらの指示と規則のすべてを複数の電源に適用する必要があります。そのため、デザイナーは「20%縮小できるか?」、「2つのプレーンレイヤーと5つのコンデンサを削除できるか?」などの追加要求を満たす必要があります。

複雑なボードには、数十のパワーレール、何百ものパワーネット(フィルタネットを含む)、さらにPDNを構成するコンポーネントがあります。PDNが論理的に接続されていることを確認するために、数百ページの回路図をソートすることは一苦労です。パワー・インテグリティ解析では、これらのネットとコンポーネントをすべてパワー・インテグリティ解析用に指定およびモデル化する必要がある場合、設計プロセスのバックエンドでさらに苦労する可能性があります。これにはセットアップに数日か数週間かかることがあります。

さらなる課題は、設計上の問題がどのように伝達されるかです: PIエンジニアは、PCB設計者にどのように問題と指針を伝えていますか? PCB設計者はPIエンジニアにどのようにソリューションを伝えていますか?解決策が良いかどうかをPCB設計者がどのように判断できますか?幸運なことに、PCB設計者とPIエンジニアがこれらの設計と通信の問題を解決するための統合機能が利用できます。さらに、PCB設計者は、PIエンジニアがガイダンスをまだ伝えていない場合に、初期の電気的制約を自動的に計算して開始するのに役立つツールを提供しています。

PowerTreeグラフィカル環境

Cadence® Allegro® PowerTree™ テクノロジーにより、PCBレイアウトのスペシャリストとハードウェア設計者は、ロジカルPDNトポロジーでソース/シンク定義、離散値、モデル名、ネット名、デカップリング・コンデンサ値、ターゲットインピーダンス制約などをグラフィカルに表示することができます。

pdn-design-fig06-600px

ハードウェア設計者は、ボタンを押すだけで早期の分析健全性チェックを実行できます。回路図データを使用することにより、設計基準を満たすためにPDNトポロジーが適切にキャプチャされているかどうかを判断できます。

PowerTree Viewer

ハードウェア設計者とPCBレイアウトスペシャリストが簡単な分析を実行できるようにすることで、PIエキスパートはより専門的な分析に専念することができます。PowerTreeテクノロジーによる自動セットアップにより、PIエキスパートおよび非エキスパートは、同様にPI解析を設定するために何日も何週間も費やす必要がなくなりました。PowerTreeデータを物理設計に適用することで、シミュレーションをボタンのクリックと同じくらい簡単に行うことができます。

インテグレーション機能

デカップリング・コンデンサの配置ルールでは、PIエキスパートが解析を実行して各ICの理想的なデキャップ方式を決定する必要があります。さらに、PIエキスパートは、PIコンストレイント・セットを作成しPCBデザイナーの配置をガイドする必要があります。

Screenshots showing how the Power Feasibility Editor is used within the Allegro PCB Designer

PIデザイナーのルールによって決定されたDRCマーカーには、Cadence Allegro PCB Designerに注釈が付けられています。これらのマーカーにより、PCB設計者はPIエンジニアが発見したPDNの問題を理解し、解決することができます。

Screenshot showing DRC Marker annotations in Alllegro PCB Designer

Allegro PCB Designerと解析結果のクロスプロービングにより、PCB設計者はビジュアル解析結果を使用して、パワーシェイプのサイズ増加、ビア追加、プレーン追加など、PCBで何を変更する必要があるかを判断することができます。

Cross-probing between Allegro and analysis results enables the PCB designer to use the visual analysis results to determine what needs to be changed in the PCB

PIエキスパートの設定を再利用することで、PCB設計者は元のセットアップの変更を含め、設計を変更し再分析することができます。

Re-using the setup done by PI expert enables the PCB designer to make changes and re-analyze to determine if the PI problem is resolved without another setup

Allegro/Sigrityインテグレーション

AllegroとSigrity技術を統合したAllegro Sigrity™ PI Baseは、PCB、ICパッケージ、システム・イン・パッケージ(SiP)設計のPI解析向けにレイアウトと解析ソリューションを統合したコンストレイント・ドリブン設計を可能にします。Allegro Sigrity PI Baseの主な利点は次のとおりです。

  • 実績のあるSigrity分析エンジン
  • スケマティックからキャプチャしたPowerTreeデータを使用した自動セットアップ
  • デカップ選択と配置を推進する業界初のコンストレイント・ドリブンPI設計プロセス
  • DC解析後の自動クロスプロービングにより、物理レイアウトでのIRドロップの問題を簡単に特定し、解決する
  • レイアウト設計者とPIエンジニアを対象とする
  • 詳細な分析、コンプライアンス、アセスメントのためのアドオン・オプション
Allegro technology together with Sigrity power analysis technology
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How a Team-Based Approach to PCB PI Analysis Yields Better Results

VIEW WEBINAR

Seagate reduces IR drop, accelerates its review cycles, and lowers product cost with Allegro and Sigrity tools

  • 関連製品

    • Sigrity XtractIM | Cadence
    • Voltus IC Power Integrity Solution
    • Allegro PCB Designer
    • Celsius DC
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Videos

Sigrity Tech Tip: How PCB Designers Can Find and Fix Power Integrity Problems

Sigrity Tech Tip: How PCB Designers Can Create Initial PDN Constraints Without Becoming a PI Expert

DesignCon 2017: Sigrity 2017 Portfolio Highlights

Multi-Board Electrical and Thermal Co-simulation using Sigrity PowerDC

Allegro Sigrity OptimizePI - Automated Decap Design

Sigrity Tech Tips: How to Share Power Delivery Network Design Analysis Across the PCB Design Team

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  • Cadence Delivers Support for TSMC InFO_MS Advanced Packaging Technologies 10/02/2018

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  • New Cadence Virtuoso System Design Platform Provides Seamless Design Flow Between IC, Package and Board 05/30/2017

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