電磁仿真在PCB、封裝、芯片上的應用

中興事件之痛告訴我們----掌握核心技術才是王道，要想突破美國對中國核心技術的壓制與封鎖，自主芯片的研發(fā)創(chuàng)新勢在必行。

現(xiàn)代PCB板芯片由于數(shù)據(jù)率高、集成規(guī)模大、研發(fā)周期短，使其保持信號完整性(SI)、電源完整性(PI)和電磁兼容性(EMC)的難度較大。而電磁仿真軟件的運用，能夠幫助工程師對PCB的布局進行設計、分析和優(yōu)化。

首先，在高度集成的封裝芯片中，很多時候寄生參數(shù)的影響是我們非常不希望出現(xiàn)的，它會降低電路的速度、改變頻率響應或者帶來一些意想不到的影響。而電磁仿真軟件能很好的解決這個問題，能抽取結構內部寄生參數(shù)，進行多種電路、多端口等效，根據(jù)不同需求生成不同的等效電路：

IC 模型

下圖是對 IC 芯片模型中二端口等效模型及寄生參數(shù)抽取情況：

等效電路圖

當然，S參數(shù)作為高頻信號傳輸質量的基本指標，也是電磁仿真必不可少的參數(shù)。通過電磁仿真軟件能對各種精細結構進行仿真，得到相應的S參數(shù)，并輸出SPICE模型，下圖就是仿真和實測的對比（如下圖所示）：

而眼圖、等高曲線、盆浴曲線是評估信號傳輸好壞的標準，通過電磁仿真能輕易得到相應的各種參數(shù)（如下圖所示）：

眼圖

而電源完整性問題，也會導致各種SI、EMIEMC問題，所以對電源完整性分析也必不可少。電源完整性分析主要包括直流壓降分析，交流去耦分析，平面噪聲分析和模型提取等（如下圖所示）。

噪聲分析

DC IRdrop

局部電流分布

對于芯片封裝的EMIEMC問題，大多數(shù)時候我們都可以按照一定的規(guī)則去排版、布局，改善EMI/EMC問題。但通過人為去檢查優(yōu)化高密集度的芯片封裝線路，顯得很不合理。這時候我們必須得借助軟件，分析封裝芯片的線路布局、走線交叉、參考平面變化、屏蔽層和過孔檢查，快速定位電路板上潛在問題，避免引起EMI/EMC、SI 或PI 等錯誤。

規(guī)則檢查

隨著微電子技術的飛速發(fā)展，芯片的尺寸越來越小，同時運算速度越來越快，發(fā)熱量也就越來越大，這就對芯片的散熱提出更高的要求。設計人員就必須采用先進的散熱工藝和設計合理的散熱方式來有效的帶走熱量，保證芯片在所能承受的最高溫度以內正常工作。而對于一些大功率器件，其內部的焦耳熱也不可忽視，這時我們可以先對器件進行電磁分析后，在進行電/熱耦合迭代分析，計算焦耳熱；

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