电源完整性分析如何应对高端PCB系统设计挑战？

　　随着当今各种高性能/高密度/高脚数集成电路的出现，传输系统的设计越来越需要工程师与布局设计人员的紧密合作，以确保能够透过众多PCB电源与接地结构，为IC提供纯净、充足的电力。配合先前推出的HyperLynx信号完整性（SI）分析和确认产品组件，Mentor Graphics目前为用户提供的高性能电子产品设计堪称业内最全面最具实用性的解决方案。
　　“我们拥有非常高端的用户，受到高性能集成电路多重电压等级和电源要求的驱使，需要在一个单一的PCB中设计30余套电力供应结构。”Mentor Graphics副总裁兼系统设计事业部总经理Henry Potts表示。“上述结构的设计需要快速而准确的直流压降(DC Power Drop)和电源杂讯(Power Noise)分析。拥有了精确的分析信息，电源与接地层结构和解藕电容数(de-coupling capacitor number)以及位置都可以决定，得以避免过于保守的设计和高昂的产品成本。”
　　全球领先的信号和电源完整性培训供应商Bogatin Enterprises总裁Eric Bogatin 博士表示：“在当今电子产品领域，电源完整性设计是一个无法回避的问题。不但要将效能发挥到极至，也无法承担过度设计所增加的成本。随着产品的噪声耐量、阻抗目标及电层分割（split plane）问题，每件产品的配电系统（PDN）都是定制的。在设计电源传输系统时，HyperLynx PI可以帮助工程师制定更具成本效益的设计原则，并为设计周期早期可能发生的各种重要的‘假设性’设计问题提供解答，避免昂贵的先制作再测试(build-it and test-it) 理性例行作业。Mentor Graphics在HyperLynx PI产品中运用的PCB设计流程为用户提供了精确性、操作简便性和透明完整性最佳组合。拥有了这些性能，工程师便能够凭借最具成本效益、性能最佳的产品以最迅速的方式打开市场，同时避免昂贵又耗时的原型制作与重新设计。”
　　当前产品不断向低耗电发展的趋势促使高性能IC采用多电压位准--有些非常极低。由于更低的电压，DC电力与杂讯边际(noise margin)都非常小。这就需要在PCB上建立许多电源供应结构，也需要非常纯净的电源。首要课题时要定义电源与接地分割层，以避免过高的电流密度与DC压降。HyperLynx PI产品可提供包含实际IC脚位与模型的异常电源接地层结构布局前与事后分析。分析结果分为视频和文本两类，让设计人员能够迅速判断并解决电源和/或接地层结构问题。
　　其次是提供电源完整性或无杂讯的电源。设计者需要解耦电容的数量和位置，其目的在于避免过于保守（或过度）运用旁路电容而节省元件成本和电路板面积。设计者肯能也希望PCB制造材料和叠构（stack-up）进行多次实验，以找到最具成本效益的电力解决方案。HyperLynx PI产品提供精确的电源完整性分析，让设计者能够确定最佳解耦电容数量、位置与数值。有了上述这些信息，设计者可以做到“一次设计便告成功”（correct-by-design）的电源结构布局，以及摆放解耦电容位置达到单次就成功(single-pass)的电源完整性设计。