HFSS：信號完整性工程師必須掌握的9大招

2016-10-25 by:CAE仿真在線來源:互聯(lián)網(wǎng)

以上是我近期收到一些網(wǎng)友的詢問的幾個截圖,其實,一直都有網(wǎng)友詢問類似的問題,特別是在這春暖花開的招聘大季節(jié)中,更是經(jīng)常在微信上收到類似的信息。有的網(wǎng)友給他們回復啦,有時由于時間問題,有的沒有回復,在這里把之前的一篇文章重新再發(fā)一遍。

以下是我總結的9個主要的方面,當然,一家之言,不能全而概之。

1信號完整性基礎知識

把它放在第一點,就足以說明信號完整性基礎知識的重要性。所謂“萬丈高樓平地起”,說的就是這個道理,想從事信號完整性工作就必須對整個信號完整性的理論基礎有一個很明晰的了解。至少要熟讀幾本信號完整性方面的書籍,了解什么是信號完整性;了解信號完整性研究的對象和內(nèi)容是什么;信號完整性與哪些因素有關系;信號完整性會影響到產(chǎn)品的哪一個方面;等等。記得看的第一本書就是Eric的《Signal Integrity-Simplified》即國內(nèi)現(xiàn)在號稱的藍皮書《信號完整性分析》,李玉山老師等作者翻譯的,然后接著啃了所謂的墨寶書,由Howard Johnson和Martin合著的《High-Speed digital design-A handbook of Black Magic》,中文版本叫《高速數(shù)字設計》,也是出的比較早,電源完整性看了一本《集成電路電源完整性分析與管理》,中間還硬著頭皮還啃一本英文原著《High-Speed Digital System Design—A Handbook of Interconnect Theoryand Design Practices》。當然,還有一些大部頭和國內(nèi)的一些原創(chuàng)書籍,也都是非常的不錯,只是沒有什么看完整。

以上兩本書是我經(jīng)常推薦給身邊的從事電路設計和硬件工程師的,信號完整性分析比較簡單,入門比較好,目前有第二版本的,書名都改啦,叫《信號完整性與電源完整性分析》把之前缺失的S參數(shù)和電源完整性也加上啦,非常不錯?！陡咚贁?shù)字設計》稍微難一點,但是在下認為也是一本必讀的書籍。

2電路原理

電路原理部分,應該是很多工程師在大學的時候的必修課。我記得我們當時學的就有康華光老師的《電子技術基礎》的模擬和數(shù)字部分,以及邱關源老師的《電路》。信號完整性是屬于硬件設計的一個部分,但是又不僅僅考慮的是硬件電路的設計,所以說電路原理是高速電路信號完整性中的極其重要的一個部分。電路原理設計包括電路系統(tǒng)、原理框圖和電路的設計,這是信號完整性工程師必須具備的基本技能。這也是由系統(tǒng)設計延伸而來的,如何實現(xiàn)系統(tǒng)設計的目標,就是電路原理設計的目的。

3熟悉各總線協(xié)議

以上圖中的Logo應該或多或少的都出現(xiàn)在我們的生活中,那么在作為一個每天都與這些logo的接口或者總線打交道的工程師,又有多少對其有一些了解呢?其實,作為一位信號完整性工程師,總線協(xié)議是每一位工程師必須要了解的內(nèi)容。因為這就是我們工作的指南,不管你做的工作再好,只要不符合總線協(xié)議的要求,都是毫無意義的,因為這是信號如何傳輸?shù)囊罁?jù),也是判斷信號是否滿足設計要求的根本。所以說,不懂協(xié)議的信號完整性工程師,不是一位好“廚師”。

4熟悉PCB layout設計

在高速電路迅速發(fā)展的現(xiàn)階段,原理方案設計已經(jīng)變得越來越簡單?，F(xiàn)在的消費類產(chǎn)品,如手機,就是那么幾家的解決方案,CPU確定,那么其方案、外圍電路已然確定,但是不同的公司設計出來的產(chǎn)品外觀和質量都是不同的,即使是同一家公司設計出來的產(chǎn)品也是不同的,外觀是有ID和ME所確定,性能的不一樣就是PCB設計的不一樣。一個產(chǎn)品的PCB設計不僅僅要連通各個模塊,還需要使性能最優(yōu)、滿足各兼容性測試、符合生產(chǎn)工藝等等。

5熟悉PCB材料

PCB是產(chǎn)品中最大的一顆元器件,那么制造這個元器件的原料就變得越來越重要,特別是對于高速電路來講。信號完整性是否滿足設計要求,一部分原因就是由PCB材料決定的。目前,PCB材料有成千上萬種,從中選擇符合產(chǎn)品設計的材料,是越來越多信號完整性工程師需要完成的一項工作。

6熟悉評估各種高速互連器件

信號完整性是一個比較寬泛的概念,這個概念最主要還是體現(xiàn)在整個電路和方案的設計上。那么電路鏈路中的高速互連器件就是信號完整性的重要組成部分。了解和熟悉高速互連器件,如發(fā)送端芯片、接收端芯片、連接器、線纜等等。不僅僅要考慮其性能,更需要考慮成本、工藝參數(shù)要求、封裝、供應商質量等等。

7熟悉至少一種仿真軟件

信號完整性的工作之一就是提高產(chǎn)品設計的效率,縮短產(chǎn)品研發(fā)的周期,迅速使產(chǎn)品推向市場。那么在產(chǎn)品設計的前期就需要對產(chǎn)品中的關鍵的信號進行仿真,使研發(fā)人員盡可能的了解到產(chǎn)品存在什么樣的風險,并使風險降到最低。不管是Hspice,還是Ansys designer/HFSS/SIwave/,或者是Hyperlynx、Sigrity,對于信號完整性工程師來講至少要熟悉一種仿真軟件。這樣才能增加你設計的信心。

8熟悉測試測量

對于一個產(chǎn)品設計來講,測試和測量是產(chǎn)品研發(fā)階段必不可少的一個環(huán)節(jié)。信號完整性工程師必須要熟練使用各種測試測量設備,基本的設備就是實時示波器、采樣示波器、網(wǎng)絡分析儀、阻抗測速儀、信號源、穩(wěn)壓源、數(shù)字萬用表等,高階一點的就是誤碼分析儀、協(xié)議分析儀、頻譜分析儀、探針臺、溫箱等等。如果不會使用設備,就很難找到產(chǎn)品的問題點在哪里,那就無從說起設計一個好的產(chǎn)品。當然,還有一些最基本的,比如烙鐵、熱風槍的使用。

9分析和解決問題的能力

不管是仿真還是測試,對于一個優(yōu)秀的信號完整性工程師來講,分析和解決問題才是最重要的。對于現(xiàn)在很多工程師來講,得到一個測試或者是仿真的波形曲線很簡單,復雜的是要能理解波形曲線表示的意義和代表的問題,并最終能解決其。比如,在測試的時候存在一個非單調(diào),那么首先要知道這是一個非單調(diào),然后再分析其是因為測試設備沒有校準,引起的,還是由于人為的因素引起的,亦或是測試點的選擇不正確,亦或是芯片本身存在的問題,亦或是傳輸線阻抗匹配的問題等等,找到問題之后才能對癥下藥。