前言

隨著顯示分辨率的提高，傳統(tǒng)的VGA、DVI等接口已經(jīng)無法滿足人們對視覺的需求。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，性能指標已捉襟見肘。Display內(nèi)部接口eDP(Embedded DisplayPort)隨之誕生，未來有取代LVDS的趨勢。

嵌入式DisplayPort，又稱eDP，是于2008年首次發(fā)表的一個新的影像傳輸介面標準。該接口已廣泛應(yīng)用于筆記本電腦、平板電腦、手機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)計的難度大大增加，因此需要借助電磁場仿真技術(shù)對eDP信號的電性能進行預(yù)判。

本文介紹了使用芯和半導(dǎo)體Hermes軟件，實現(xiàn)eDP高速信號電磁場仿真抽取S參數(shù)的應(yīng)用。并在文章最后使用芯和半導(dǎo)體SnpExpert，對仿真結(jié)果進行了分析。

Hermes建模及仿真流程

1.導(dǎo)入設(shè)計文件

Hermes支持導(dǎo)入多種格式的Layout設(shè)計文件，包括Cadence的.mcm/.sip/.brd、ODB++以及GDS文件，同時提供了Lead Frame流程，可導(dǎo)入DXF文件進行建模。本案例中導(dǎo)入了.brd文件進行建模，如圖1，點擊Layout導(dǎo)入后，軟件會自動生成相應(yīng)的3D模型，此模型已將疊層信息自動導(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，點擊Stackup可以修改堆疊厚度及材料屬性。軟件支持建立材料庫，庫文件可以導(dǎo)入導(dǎo)出，實現(xiàn)材料庫的共享。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eDP信號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，Hermes支持多核多線程計算，更進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，信號線中間區(qū)域出現(xiàn)嚴重的阻抗不匹配的問題。查看Layout時發(fā)現(xiàn)，是因為電容的Pad直接參考了相鄰層作為地回路。因此，需要對電容參考層做進一步挖空處理等優(yōu)化設(shè)計。

圖5：eDP差分信號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PCB中的eDP信號進行建模仿真的方法。通過導(dǎo)入設(shè)計文件，選中eDP信號切割后，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