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(多图) 无线SoC的信号完整性分析

来源:电子工程 / 作者:Francois Clément?? 2007年09月28日 ?? 收藏0

?????? 分割功能和噪声分析以提高返工效率

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过去,在任何解决方案可用之前,与混合数字/模块/射频系统中干扰相关的所有故障都是通过测量检测到的;而且发现和修复这些问题很靠不住。早期噪声估计也不是总能阻止从最终版图回到功能性重新设计的反复。因为功能仿真器缺少到达受害者模块的实际噪声描述,因此设计返工将不可避免地在包含功能和物理实现的冗长繁复再设计环上发生(见图10(a))。

当噪声分析结构被反馈到功能仿真

?????? CWS提供的解决方案旨在主流功能性仿真器(如Eldo、EldoRF、Spectre等)中实现ESI分析期间计算出的噪声指数的自动反馈。作为结果,现在就可以评估受害者对实际噪声的免疫能力。现有电路设计技术也能在功能实现期间更有效地加以运用,并达到最可能的噪声余量。如图10(b)中的照片所示,物理实现环路就有极大的机会成功完成ESI分析。

?????? 另外,WaveIntegrity集成了校正机制,可以改进硅片发生故障后的高层噪声估计。这一功能也是方便调查、提高解决方案解决大多数ESI难题效率的另 一重要因素。作为自动化后向注释的一个应用例子,图11给出了对LC-tank VCO上产生的寄生噪声尖峰的仿真结果。

这是在LC-tank VCO的功能验证


?????? 调查和修复ESI故障

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检测ESI问题很关键,但还不够。无论何时用WaveAnalyst监视的干扰噪声和/或功能仿真中的回注(back-annotation)展示出不可接受的电子行为时,设计师将面临艰巨的调查挑战。

?????? 一方面是使用后向注释提高受害者对回注干扰噪声的免疫力。另一方面是减少噪声产生和传播。在WaveAnalyst中有多个专用后处理引擎,因此这种调查过程非常有用。图8所示的图形化开发工具可以帮助设计师图示传播形状,并开发寄生网表。这有助于解决最明显的设计错误,如隔离结构的错误连接(开路、与噪声互连的短路)以及电源栅格问题。

?????? 另外,还可以为每个监视节点产生主要入侵者的一个列表,它们以影响程度递降的顺序排列。有了这个清单后,设计师就可以确定影响必须被降低的有限噪声注入电路。可以利用各种已知的设计技术达到这一目的,如选择低噪声替代品,使用独立的电源,放宽时钟要求等。

?????? 最后但并不是最不重要的一点是,如果上述解决方案全都用过后噪声减少得还不够,就要分析从单个噪声源到指定监视节点的转移函数,并确定最有效的纠正措施:增加/修改保护环,使用制造特性(三阱)。当所有上述技术都失败时,可以认为系统如果不做大的变化是不可行的,比如可以选择更昂贵的封装,或开始系统和架构的重新设计。

?????? 调查、修复和验证

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不幸的是在生产和测试完成几个月后会在实际硅片上发生这个例子。图12(a)给出了在测试实验室发现的问题总结。

测试实验室

?????? 在该图中,画出了采取隔离策略并接近受害模块的噪声电平相对频率的值。从中可以看出,想像中的最佳隔离结构在10MHz以上时出现了故障,并且在100MHz以上时在受害者上的噪声电平接近未受保护模块上测得的值。

测试实验室

?????? 如图12(b)所示的那样,在建模和分析这个设计后的WaveAnalyst输出正确抓住了测量数据引起的隔离问题。在运行RedHat Entreprise Linux 3.0、时钟频率为3GHz的P4处理器和2Gb RAM的PC机上分析时间为22分钟。接下来可以用WaveIntegrity后处理工具对故障作进一步调查。在这种特殊情况下,传播形状的可视化提供了快速清晰的解释,如图13所描述的那样。

仿真中出现的额外噪声

?????? 在这个图形化帮助工具中,可以看到带不同颜色的每个电源域。与认为衬底是理想的传统电路抽取器相反,只有两个互连图形之间存在金属连接时这两个互连图形才从属于相同的电源网络。因此,如果电源是通过不同焊盘送上芯片的,那么用于偏置特殊单元衬底的金属形状与用于偏置保护环的金属形状将被认为是不同的网络(即使这两个信号可能在片外连接到同一电位)。


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