前言

隨著顯示分辨率的提高，傳統(tǒng)的VGA、DVI等接口已經(jīng)無(wú)法滿足人們對(duì)視覺的需求。傳統(tǒng)的內(nèi)部接口是LVDS，但隨著高分辨率顯示需求的升級(jí)，性能指標(biāo)已捉襟見肘。Display內(nèi)部接口eDP(Embedded DisplayPort)隨之誕生，未來有取代LVDS的趨勢(shì)。

嵌入式DisplayPort，又稱eDP，是于2008年首次發(fā)表的一個(gè)新的影像傳輸介面標(biāo)準(zhǔn)。該接口已廣泛應(yīng)用于筆記本電腦、平板電腦、手機(jī)等其它集成顯示面板和圖像處理器的領(lǐng)域。eDP1.4規(guī)范中每條Lane的速率最大為5.4Gbps，最小為1.62Gbps，隨著傳輸速率的提高，封裝設(shè)計(jì)的難度大大增加，因此需要借助電磁場(chǎng)仿真技術(shù)對(duì)eDP信號(hào)的電性能進(jìn)行預(yù)判。

本文介紹了使用芯和半導(dǎo)體Hermes軟件，實(shí)現(xiàn)eDP高速信號(hào)電磁場(chǎng)仿真抽取S參數(shù)的應(yīng)用。并在文章最后使用芯和半導(dǎo)體SnpExpert，對(duì)仿真結(jié)果進(jìn)行了分析。

Hermes建模及仿真流程

1.導(dǎo)入設(shè)計(jì)文件

Hermes支持導(dǎo)入多種格式的Layout設(shè)計(jì)文件，包括Cadence的.mcm/.sip/.brd、ODB++以及GDS文件，同時(shí)提供了Lead Frame流程，可導(dǎo)入DXF文件進(jìn)行建模。本案例中導(dǎo)入了.brd文件進(jìn)行建模，如圖1，點(diǎn)擊Layout導(dǎo)入后，軟件會(huì)自動(dòng)生成相應(yīng)的3D模型，此模型已將疊層信息自動(dòng)導(dǎo)入。

圖1：導(dǎo)入brd文件建立3D模型

2. Stackup及Material設(shè)置

在Project Manger下，點(diǎn)擊Stackup可以修改堆疊厚度及材料屬性。軟件支持建立材料庫(kù)，庫(kù)文件可以導(dǎo)入導(dǎo)出，實(shí)現(xiàn)材料庫(kù)的共享。介電材料支持非頻變及頻變模型。頻變模型包括Djordjevic-Sarkar模型及Multipole Debye模型。如圖2所示。

圖2：Stackup及Material設(shè)置

3. 模型切割與添加RLC及Port

Hermes支持Automatic/Rectangle/Polygon三種方式進(jìn)行切割建模。在本案例中，采用了Rectangle的方式，切割出的模型如下圖3右側(cè)所示。因eDP信號(hào)中加入了C=100nf的電容，所以在Hermes中通過選中電容兩端的Pad添加電容參數(shù)，如圖3左側(cè)所示。Hermes支持添加多種類型的Port，如Wave port/Coax port/Lumpedport/Annular Port。在本案例中，因發(fā)送端與接收端都是SMD引腳，因此添加了Lumped port。

圖3：切割后的模型&RLC模型參數(shù)

4.仿真環(huán)境設(shè)置

在本案例中，針對(duì)eDP信號(hào)5.4Gbps傳輸速率，將掃頻范圍設(shè)置在0.01G~20G，選擇了Adaptive mesh，如下圖4所示。在精度保持一致的情況下，Adaptive模式比Balanced模式仿真速度快。同時(shí)，Hermes支持多核多線程計(jì)算，更進(jìn)一步提高了仿真效率。設(shè)置好網(wǎng)格及求解器之后，可以在使用Hermes的FEM3D求解器求解，也可導(dǎo)出到HFSS進(jìn)行求解。

圖4：仿真環(huán)境設(shè)置

5.仿真結(jié)果查看

仿真完成后，將生成的S參數(shù)文件導(dǎo)入到芯和SnpExpert工具中查看RL、IL及TDR，如下圖5所示。從TDR曲線可以看出，此案例中，信號(hào)線中間區(qū)域出現(xiàn)嚴(yán)重的阻抗不匹配的問題。查看Layout時(shí)發(fā)現(xiàn)，是因?yàn)殡娙莸腜ad直接參考了相鄰層作為地回路。因此，需要對(duì)電容參考層做進(jìn)一步挖空處理等優(yōu)化設(shè)計(jì)。

圖5：eDP差分信號(hào)RL、IL及TDR曲線

總結(jié)

本文介紹了一種通過芯和半導(dǎo)體的Hermes工具對(duì)PCB中的eDP信號(hào)進(jìn)行建模仿真的方法。通過導(dǎo)入設(shè)計(jì)文件，選中eDP信號(hào)切割后，可快速建立3D模型。然后，通過選中電容Pad添加電容參數(shù)，設(shè)置端口及仿真環(huán)境后，調(diào)用Hermes中的FEM3D算法進(jìn)行求解。最后，在芯和半導(dǎo)體SnpExpert中查看結(jié)果，找出阻抗不匹配的問題。本案例體現(xiàn)了芯和半導(dǎo)體Hermes工具便捷的流程及高效的求解算法，可以簡(jiǎn)化用戶的操作步驟，極大地提高用戶的工作效率。

審核編輯：劉清