电磁仿真在PCB、封装、芯片上的应用

中兴事件之痛告诉我们----掌握核心技术才是王道，要想突破美国对中国核心技术的压制与封锁，自主芯片的研发创新势在必行。

现代PCB板芯片由于数据率高、集成规模大、研发周期短，使其保持信号完整性(SI)、电源完整性(PI)和电磁兼容性(EMC)的难度较大。而电磁仿真软件的运用，能够帮助工程师对PCB的布局进行设计、分析和优化。

首先，在高度集成的封装芯片中，很多时候寄生参数的影响是我们非常不希望出现的，它会降低电路的速度、改变频率响应或者带来一些意想不到的影响。而电磁仿真软件能很好的解决这个问题，能抽取结构内部寄生参数，进行多种电路、多端口等效，根据不同需求生成不同的等效电路：

IC 模型

下图是对 IC 芯片模型中二端口等效模型及寄生参数抽取情况：

等效电路图

当然，S参数作为高频信号传输质量的基本指标，也是电磁仿真必不可少的参数。通过电磁仿真软件能对各种精细结构进行仿真，得到相应的S参数，并输出SPICE模型，下图就是仿真和实测的对比（如下图所示）：

而眼图、等高曲线、盆浴曲线是评估信号传输好坏的标准，通过电磁仿真能轻易得到相应的各种参数（如下图所示）：

眼图

而电源完整性问题，也会导致各种SI、EMIEMC问题，所以对电源完整性分析也必不可少。电源完整性分析主要包括直流压降分析，交流去耦分析，平面噪声分析和模型提取等（如下图所示）。

噪声分析

DC IRdrop

局部电流分布

对于芯片封装的EMIEMC问题，大多数时候我们都可以按照一定的规则去排版、布局，改善EMI/EMC问题。但通过人为去检查优化高密集度的芯片封装线路，显得很不合理。这时候我们必须得借助软件，分析封装芯片的线路布局、走线交叉、参考平面变化、屏蔽层和过孔检查，快速定位电路板上潜在问题，避免引起EMI/EMC、SI 或PI 等错误。

规则检查

随着微电子技术的飞速发展，芯片的尺寸越来越小，同时运算速度越来越快，发热量也就越来越大，这就对芯片的散热提出更高的要求。设计人员就必须采用先进的散热工艺和设计合理的散热方式来有效的带走热量，保证芯片在所能承受的最高温度以内正常工作。而对于一些大功率器件，其内部的焦耳热也不可忽视，这时我们可以先对器件进行电磁分析后，在进行电/热耦合迭代分析，计算焦耳热；

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