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PI仿真(POWER INTEGRITY)又稱電源完整性仿真，它是對單板+封裝+DIE構(gòu)成的電源系統(tǒng)的直流壓降，平面載流能力，過孔電流大小，電源平面阻抗及電容種類，數(shù)量，位置等進(jìn)行評估及優(yōu)化的工作，具體形式如下圖1所示。

圖1 電源完整性仿真示圖

我是2004年加入PI(POWER INTEGRITY電源完整性)仿真團(tuán)隊的，PI仿真團(tuán)隊那時候由張坤帶領(lǐng)，鼎盛時期主要員工有：張坤，張勝利(華為互連第二位博士)，晉趙國，全青山，賈俊，王瑜(實習(xí)生)，吳炎京及我。這個團(tuán)隊的組合在當(dāng)時部門算是實力很強大的，因“每人都有一把刷子”。加入PI團(tuán)隊前這個團(tuán)隊前期已有部分技術(shù)積累：電容的S參數(shù)測試，一些理論的研究，但仿真操作流程很復(fù)雜且在UNIX環(huán)境下，離實用階段還有一段距離。

華為的PI仿真初期與cadence也有著很緊密的聯(lián)系。SQPI是陳蘭兵在CADENCE主導(dǎo)開發(fā)的一個項目并選華為作為試用客戶，經(jīng)過華為內(nèi)部的優(yōu)化及各種關(guān)鍵技術(shù)的鉆研，最后華為成功應(yīng)用了SQPI，可惜CADENCE就缺少最后一步?jīng)]有把這個軟件大面積推廣開來，也許是算法上對單板一些特殊的情況沒有處理好，最重要是其它公司沒有象華為這樣的團(tuán)隊為這個流程的順利進(jìn)行作進(jìn)一步的技術(shù)研究及寫上一些輔助的程序。

我一直認(rèn)為SQPI很好用且效率特別高，因為它與LAYOUT平臺是同一平臺，無需各種轉(zhuǎn)換，使用我開發(fā)的自動賦模型程序及構(gòu)建的仿真環(huán)境，一個板級的PI仿真最多1個小時內(nèi)就可以完成。

當(dāng)初CADENCE的PI仿真平臺切換是有歷史故事的，開始時CADENCE是在UNIX平臺上運行PI仿真,這個平臺使用的仿真引擎是SPECCTRA。SPECCTRA是頻域引擎而網(wǎng)表則類似于SPICE的工具，可以直接使用電容的S參數(shù)，在UNXI環(huán)境下此工具操作起來很不方便，這就是為啥剛開始時部門沒法推廣的重要原因，后來CADENCE把它的PI仿真工具移到了WINDOWS平臺，使用引擎是TLSIM，這樣就比較符合大家的使用習(xí)慣了，但這個在WINDOWS平臺中運行的PI仿真軟件不能使用電容的S參數(shù)庫，而是使用一階RLC模型,一階的RLC鉭電容是沒法擬合的。這方面我們做了不少的研究及轉(zhuǎn)換工作，并最終把電容模型的問題給解決了，電容庫方面我認(rèn)為我們當(dāng)初做得比CADENCE還要好，我們的研究成果由于公司保密原因沒有與CADENCE共享，主要的技術(shù)點包括：

• 電容的S參數(shù)測量。

  我重新設(shè)計了SLOT校準(zhǔn)件及測試板，并測試了公司80%以上電容的S參數(shù)模型

• S電容參數(shù)轉(zhuǎn)為多級SPICE模型

  陶瓷電容的RLC是通過ADS擬合出來的（這個方法我在部門的數(shù)據(jù)庫中歸了檔）;鉭電容則是通過多級RLC擬合出來，如下圖2所示。這個是由王瑜使用MATLAB完成的。

• 把所有的電容的SPICE模型按一定的格式組合成DML文件

  這個由我寫程序完成。構(gòu)造這個文件按CADENCE給的HELP文件是完成不了的，因我無意中發(fā)現(xiàn)它的一個BUG,即RLC元件值后面的單位必須要有一個空格，這個BUG對整個仿真流程至關(guān)重要。DML文件可以加密，但是PI運行后生成的網(wǎng)表會把電容的多級子電路顯示出來，這也是一個BUG。

• 按CODE進(jìn)行自動賦模型

  這個方法由我發(fā)明并寫程序完成

• 模型的S1P,S2P轉(zhuǎn)換，輸出的Z參數(shù)轉(zhuǎn)換
  

這個由張勝利，賈俊等寫公式及推導(dǎo)，我寫程序一次性完成。

    把上面的技術(shù)點處理完成后，PI仿真就變白癡化了，完全不會的人也可以在半天或一天內(nèi)輸出需要的PI仿真報告。

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    圖2多級RLC擬合鉭電容電路

PI仿真流程建成后公司PI仿真方面在業(yè)界當(dāng)時應(yīng)是一流水平，且測試與仿真擬合得很好（我們只測到3Ghz）。

SIWAVE1.0在我們使用SQPI流程完成后1年才出來，當(dāng)時由張勝利對這個軟件進(jìn)行了評估，由于我沒有對它寫輔助程序,有些算法還不成熟，SIWAVE1.0還是不如我們的流程好用。到了SIWAVE2.0后它的PI仿真方面才完善，不過SIWAVE2.0的自動賦模型程序也是我?guī)椭顚汖埿薷耐瓿傻摹：髞淼?/span>SIGRITY PI自動賦模型我也寫好了程序（直接對SPD文件進(jìn)行處理）。在自動賦模型方面我覺得自已很有天賦。

板級的PI仿真我們認(rèn)為已經(jīng)擬合得很好了，現(xiàn)在剩下器件的電流源建模比較困難。TI有牛人寫過文檔對IC的電流源進(jìn)行模擬，但他的方法一直沒有使我信服，且他還在優(yōu)化的過程中。

柳樹要接管PI組后在芯片級等效電容方面有突破，且方法用在芯片K3V1上并解決了當(dāng)時的問題。海思后來自己又引進(jìn)了APACHE軟件，用它來生成電流源模型，我離開公司時還未有真正突破性的進(jìn)展，不知現(xiàn)在的情況怎樣了。

由于現(xiàn)在PI軟件的多樣性及算法的進(jìn)一步成熟，華為現(xiàn)在板級PI水平和外界應(yīng)差別不大，但Hisilicon離后端較近，有機會在DIE上對PI有一番作為，這也要看小伙伴們的造化了。

關(guān)于怎樣算電流源模型的問題，我也一直在思考，希望通過計算出logic的翻轉(zhuǎn)率來評估。我希望在快捷后面開發(fā)產(chǎn)品中與FPGA工程師合作，看是否有機會突破。

華為的電容模型有一個致命的弱點，即它同一容值的電容只有一個編碼，從編碼你是區(qū)分不出是哪個廠家制造的，這個對精細(xì)的仿真不利，我懷疑當(dāng)初的這個做法是限制采購的某些行為。

關(guān)于電容的故事：當(dāng)年互連還不強大時，EMC實驗室的人也要過來指導(dǎo)我們pcb 設(shè)計，技術(shù)不強真的容易被人指手劃腳。有一種現(xiàn)象是他們一REVIEWED就是加電容，有個工程師叫周x容，每次過來就是往板上有空的地方加電容，我們背后都叫他“周電容”。PI推廣后，我們可以設(shè)計電容的擺放位置及選取電容的容值，把原來電容過設(shè)計的單板又簡化了回去，一加一減雙方的績效都不錯：WIN-WIN STRATEGY！OH YEAH!

賈俊后期在產(chǎn)品問題分析中做了不少經(jīng)典案例，當(dāng)時有個產(chǎn)品已經(jīng)發(fā)到荷蘭皇家電信公司KPN, 局方測試時發(fā)現(xiàn)通話質(zhì)量較差,后來通過PI分析后在PI型濾波電路增加一個10uF的電容解決了問題。他還和張博士一起發(fā)現(xiàn)并解決了PI測試中焊接電纜諧振對測試結(jié)果的影響問題，找到了S參數(shù)轉(zhuǎn)Z參的正確方法，這對日后PI仿真和測試結(jié)果的高度擬合起到了決定性作用。

        PI這個團(tuán)隊大約維持了2-3年，但是成果輸出是當(dāng)時部門里最多的且勇于技術(shù)共享。在現(xiàn)在互連部老服務(wù)器中都能找到我們歸檔的文件。后來，我去做IC封裝了,張勝利離開了公司，王瑜實習(xí)完后沒有回公司（最近聯(lián)系得知混得也不錯），賈俊要到EMC實驗室沒成功也離開了華為，全青山去了北京，晉趙國“曲線救國”去了成都，最后只有吳炎京與張坤。總的來說張坤在互連部真是個不可多得的技術(shù)人才。

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