存储器件在计算机、服务器、汽车与消费电子产品上可谓无所不在。DDR4是当前最常用的存储器设计技术之一，其高速低功耗特性满足了众多消费者的需求。随着传输速度的加快使得DDR的验证难度呈指数上升。对于硬件设计人员来讲，DDR4的高速率非常容易引起一系列信号完整性问题，引发包括时序冲突、协议背离、时钟抖动等问题。一旦出现DDR4 裕量测试失效之类的问题，会让很多设计者感到头疼，调试过程非常困难。PCB投板后再验证的方式效率低下也增加了很多成本。因此，如果采用信号仿真的方法来提前判别DDR问题就方便了许多。
本文介绍了采用芯和半导体HermesPSI和ChannelExpert软件用来仿真DDR4的过程。HermesPSI 是一款面向电子产品进行电源完整性分析、信号与电源协同分析的工具。工具支持导入板级和封装设计文件，可以进行S参数提取仿真、电源阻抗提取、走线阻抗耦合检查、平面谐振分析。ChannelExpert拥有强大的电路建模和仿真能力，能够将器件模型和无源结构模型进行级联，内置瞬态分析、统计分析等时域分析功能，方便针对各类时域链路进行波形、眼图等分析。
三维建模和仿真流程
1.新建工程
打开ChannelExpert软件，点击Channel > New，在当前打开的工作页面下，插入HermesPSI工程。如图1所示，HermesPSI支持多种第三方文件格式的导入，包括BRD、MCM、SIP、PADS、ODB++等。
图1 在ChannelExpert界面插入HermesPSI版图文件
2.模型导入
选择相应的模型格式后，软件会自动打开HermesPSI的模型解析界面。在这个案例中导入的模型格式为BRD，通过指定Net的方式导入模型。如图2所示，版图文件导入HERMES PSI完毕后的效果图。
图2 版图文件导入
HermesPSI内置S参数提取模块，在Project Manager里，右键点击Analysis setup可以选择SI Model Extractor，可以打开S参数提取流程。依据SI Model Extraction Workflow的步骤，可以配置需要抽取的网络。
图3 创建SIExtractor参数提取
3.叠层设置
HermesPSI会自动解析Cadence Allegro里面的叠层信息，也可以在工具中的Stackup界面手动对叠层和材料信息进行修改，如图4所示。
图4 叠层设置
4.通道参数提取
完成SI Model Extraction Workflow的设置后，可以点击Start Simulation启动S参数提取仿真，见图5。
图5 通道参数提取
5.添加DDR控制器模型与总线配置
在ChannelExpert工具的Components选项中，选择DDR Type，可以添加IBISCtrl、IBISMem控制器到仿真拓扑图界面。点击IBISCtrl1，定义DDR 控制器的总线信息。点击IBISDDRMem2配置DDR颗粒的总线信息。
图6 控制器配置界面
6.建立DDR总线连接
点击仿真拓扑图界面模块间的连线，可以设置总线管脚定义。选择匹配的版图管脚与芯片模型管脚，建立DDR总线间的连接关系。
图7 引脚映射设置
7.仿真分析
仿真结束之后，结果以树型结构的形式呈现在工程树下方，考虑到通道数可能很多，用户可通过切换Channel ID的方式来切换查看不同的通道。
图8 通道眼图分析
总结
本文介绍了采用芯和半导体HermesPSI和ChannelExpert软件用来仿真DDR4的过程。Hermes PSI专注于DDR4物理结构进行三维电磁信号和电源完整性仿真分析，模型导入和处理方便快捷。ChannelExpert则专注于DDR4总线的自动化建立、通道链路特性分析，如串扰分析和眼图分析。两款工具有机的结合在一起，极大地提高了工程师设计DDR4通道和指标优化的效率。
来源： Xpeedic