ansys signal power-integrity update

© 2011 ANSYS, Inc. October 24, 20111

Signal‐ and Power‐Integrity Update

Presented by Martin Vogel, PhDApplication Engineer

© 2011 ANSYS, Inc. October 24, 20112

• Translation from layout tools

• HFSS in layout‐based interface

• SIwave enhancements

• SI Circuit Simulation with IBIS‐AMI

• Q3D Extractor enhancements

Overview

© 2011 ANSYS, Inc. October 24, 20113

Translation from layout tools

© 2011 ANSYS, Inc. October 24, 20114

AnsoftLinks Translation Paths

Cadence Mentor ODB++ Zuken

Q3D SIwave HFSS DesignerTPA Icepak Mechanical

AnsoftLinks

HFSS PlanarEM

Solver on Demand

.anf

AnsoftLinks with Extracta

CadenceVirtuoso SiP APD Allegro

Altium

Nexxim HSPICE

© 2011 ANSYS, Inc. October 24, 20115

HFSS for Signal Integrity 

HFSS “Solver on Demand” in planar interfaces

© 2011 ANSYS, Inc. October 24, 20116

“HFSS Solver on Demand”Two Design Flows for Electrical Design• Mechanical CAD– Connectors, Waveguides   regular HFSS

• Electrical CAD (layout)– PCBs, Packages, On‐chip Passives  HFSS ‐ Solver on Demand

© 2011 ANSYS, Inc. October 24, 20117

Designer with HFSS ‐ Solver on Demand

HFSS ‐ Solver on Demand• Intuitive design entry for HFSS• Chips, packages, PCBs, modules, …• Designer layouts simulated with HFSS– Automated boundary and port setups– Finite dielectrics and ground supported

• Wave and Lumped Gap Port– Single ended and Differential– Vertical and Horizontal– Coaxial, CPW and Grounded CPW

© 2011 ANSYS, Inc. October 24, 20118

HFSS Package & PCB Merge

Copy package

Paste into PCB layout

Independent package and board stackups

Board

HFSS ‐ Solver on Demand

© 2011 ANSYS, Inc. October 24, 20119

HFSS Solve for PKG merged to PCB

Lumped ports on package bumps

© 2011 ANSYS, Inc. October 24, 201110

Parameterized Padstacks

Enables parametric investigation and optimization of stackup.

© 2011 ANSYS, Inc. October 24, 201111

Parameterized Differential Vias

© 2011 ANSYS, Inc. October 24, 201112

HFSS Setup & Solve Within Cadence• Create and Solvemodels with HFSS from within Cadence Allegro, APD, SiP, Virtuoso

HFSS Solution Progress

© 2011 ANSYS, Inc. October 24, 201113

SIwave enhancements

© 2011 ANSYS, Inc. October 24, 201114

DDR3 Solutions: Signal Net Analyzer

• Displays Z0, length, time delay, and reference layer• All possible paths (from each pin to every other pin on net) are displayed

– Sorted in descending order of path distance• User can click on an individual path in the table

– Variation in Z0 is graphically displayed– Path is highlighted in SIwave’s main layout window

• Ideal reference layer mode (default)– Traces on top & bottom metal layers are assumed to be microstrips– Interior traces are assumed to be striplines

• Non‐ideal reference layer mode– Reference layer is explicitly calculated for each trace segment– Some traces may be floating (no suitable reference layer available)

© 2011 ANSYS, Inc. October 24, 201115

Automated DCIR Reporting

Click Here

© 2011 ANSYS, Inc. October 24, 201116

SI Circuit Simulation

© 2011 ANSYS, Inc. October 24, 201117

Network Data Explorer

Circuit Simulation• Designer• Simplorer• Other• S‐parameter visualization

• S‐matrix reduction• Passivity checker• State‐space fitting• Passivity enforcement• Macro‐model generation

HFSS

SIwave

Q3D

Network Data Explorer

Designer

• State Space• Simplorer• Spectre• HSPICE• PSPICE

Measured Data

New functionality for the SI market

© 2011 ANSYS, Inc. October 24, 201118

Network Data Explorer

© 2011 ANSYS, Inc. October 24, 201119

Network Data Explorer

Graphic comparison showing the difference between the Z‐Matrix entries for two different decoupling capacitor schemes.

© 2011 ANSYS, Inc. October 24, 201120

Network Data Explorer

• The S‐Parameter data can be reduced by terminating ports.

New s‐parameter set is generated with only these ports. All other ports are terminated.

© 2011 ANSYS, Inc. October 24, 201121

Macro‐Modeling with Network Data Explorer

Touchstone Models from Arbitrary Source can be converted to Multiple Model Types with Causality and Passivity Enforcement!

Advanced features

New!

© 2011 ANSYS, Inc. October 24, 201122

High‐Speed Serial Design with IBIS‐AMI

• Automated IBIS‐AMI Importing– IBIS‐AMI Specification Testing

• Pass/Fail• Advanced

© 2011 ANSYS, Inc. October 24, 201123

AMI Schematic

Algorithmic TxModel

LTI ChannelAlgorithmic RxModel

© 2011 ANSYS, Inc. October 24, 201124

Q3D Extractor 11.0

© 2011 ANSYS, Inc. October 24, 201125

Accuracy Improvements

• Added the ability to converge on off‐diagonal terms

• Example: Touch‐panel displays

© 2011 ANSYS, Inc. October 24, 201126

0.00 0.01 0.10 1.00 10.00 100.00Freq [MHz]

25.00

30.00

35.00

40.00

45.00

50.00

55.00

ACL(

Coi

l:Coi

l_in

,Coi

l:Coi

l_in

) [nH

]

Q3DDesign2XY Plot 1 ANSOFT

Curve InfoACL(Coil:Coil_in,Coil:Coil_in)

Setup1 : Sw eep2

Q3D – Magnetic Materials 

Q3D AC 10 s Maxwell 3D  50 minQ3D DC 6min 30 sSweep 2 s

Total < 7 min 50 minPeak RAM 0.6 GB 5 GB

L(f)

Simulation Time

HFSS

Maxwell*

Q3D

* Each additional frequency point takes ~ 15 minutes to solve with Maxwell

Electroplated Nickel has  5

Bulk Nickel has  600

© 2011 ANSYS, Inc. October 24, 201127

3D Modeler Enhancements

View customization.

• Z‐stretch.• 64‐bit user interface

© 2011 ANSYS, Inc. October 24, 201128

CAD Integration in ANSYS Workbench

Provides direct link to third‐party CAD tools• Such as ProEngineer, Catia, SpaceClaim

Parameters in CAD model are available for parametric analysis and for optimization.

or Q3D, or Maxwell

© 2011 ANSYS, Inc. October 24, 201129

• HFSS Solver on Demand in Designer and Cadence

• SIwave signal‐net analyzer

• Circuit Simulation with IBIS‐AMI

Summary of highlights