电源完整性工程师、硬件设计工程师、PCB Layout设计人员、需要解决PDN设计与电源噪声问题的研发人员。
深入理解PDN的直流与交流特性分析方法。
掌握Sigrity PowerSI、PowerDC、OptimizePI等工具的PI分析流程。
能够独立完成PCB板级的IR Drop分析、PDN阻抗分析、去耦电容优化与电-热协同仿真。
电源完整性分析概述:PI分析的内容(直流IR Drop、交流PDN阻抗、电源噪声、电流密度);PI分析在产品开发流程中的位置;PI与SI的协同关系;Sigrity PI分析工具链(PowerSI、PowerDC、OptimizePI、Celsius Thermal Solver)。
PCB数据库准备:从Allegro导入PCB数据库;层叠结构与材料参数的设置(介电常数、损耗正切、铜箔电导率);电源/地网络的识别与分配;VRM与负载的设定。
直流IR Drop分析(PowerDC):PowerDC工具的功能定位;静态IR Drop分析的设置(电流源、电压源、边界条件);IR Drop结果解读(电压分布图、电流密度图、功率损耗);热点(Hot Spot)的识别;多负载/多电源网络的IR Drop分析。
电流密度与电迁移分析:电流密度对可靠性的影响(电迁移效应);PCB走线/平面的载流能力评估;电流密度分布图的解读;过孔/焊盘的电流瓶颈识别;满足载流要求的线宽/铜厚设计。
交流PDN阻抗分析(PowerSI):PowerSI工具的频域电磁场求解功能;PDN阻抗仿真设置(端口添加、频率扫描范围);Z11/Z22阻抗曲线的提取;目标阻抗线的绘制与对比;谐振模式的识别(阻抗尖峰对应的谐振频率)。
去耦电容建模与优化:电容库的建立(SPICE模型、S参数模型、厂商库);电容的安装电感(Mounting Inductance)计算;电容布局对去耦效果的影响;OptimizePI工具的去耦电容自动优化功能(数量、容值、位置、成本约束)。
平面谐振分析:电源/地平面的谐振模式(1/2波长、1/4波长谐振);谐振频率的计算;谐振对PDN阻抗的影响;抑制谐振的方法(去耦电容、平面切割、EBG结构)。
同步开关噪声(SSN)分析:SSN的产生机理;时域波形注入(Current Profile)的设置;芯片瞬态电流的建模;SSN在电源网络上的传播;SSN对周边敏感电路的影响。
电-热协同仿真(Celsius Thermal Solver):功率损耗与温升的相互关系;Celsius Thermal Solver与PowerDC的集成;电-热双向耦合的设置(电损耗→热源、温度→电导率);稳态/瞬态温度场分析;散热器(Heatsink)与风冷条件的建模。
多板/全链路PDN分析:芯片-封装-单板- VRM的全链路PDN建模;不同层级间的数据传递(S参数、Broadband SPICE模型);全链路PDN阻抗的合成与优化;系统级电源完整性评估。
电源完整性优化方法:基于OptimizePI的电容优化流程;平面层间距的调整(减小平面电容电感);过孔阵列的优化设计;VRM位置与数量的优化;电源分割方案的优化。
综合实战项目:典型FPGA/CPU核心电源的完整PI分析,包含直流IR Drop分析、交流PDN阻抗仿真、去耦电容优化、电-热协同仿真与最终设计方案确认。