第 2 章－Post-layout 模擬

來源 PDF 頁碼： 23–55

目錄

• 2.1 匯入檔案
• 2.2 將檔案匯入 PinToPinSetup
• 2.3 開啟檔案
• 2.4 設定 stackup
• 2.4.1 材料
• 2.4.2 Roughness
• 2.4.3 Etch
• 2.5 設定 Via 與 GND
• 2.6 設定 hole diameter、padstack、pad 與 anti-pad
• 2.7 設定模擬範圍
• 2.8 設定 PWR
• 2.9 整理 structure
• 2.10 設定 HFSS Extents
• 2.11 設定 mesh
• 2.12 HFSS 模擬
• 2.13 SIwave
• 2.13.1 將 trace type 改為 line
• 2.13.2 設定模擬範圍
• 2.14 Circuit
• 2.14.1 開啟 Circuit
• 2.14.2 開啟 Component Libraries
• 2.14.3 Circuit connection
• 2.14.4 TDR circuit connection
• 2.14.5 Channel loss
• 2.14.6 Via simulation
• 2.14.7 Trace simulation
• 2.14.8 Channel-loss simulation
• 2.15 檔案輸出

2.1 匯入檔案

1. 開啟 Computer。

1. 開啟 Local Disk (G:)。

1. 建立個人資料夾。

1. 將要模擬的 board files 複製到個人資料夾。

2.2 將檔案匯入 PinToPinSetup

1. 開啟 C:\Program Files\AnsysEM\AnsysEM21.2\Win64。

1. 雙擊 PinToPinSetup。

1. 將 .brd 檔匯入 HFSS Setup（PinToPinSetup）。

1. 選擇要模擬的 net。

圖 2.9：選擇 net

1. 選擇 reference GND／POWER nets。

圖 2.10：選擇 reference GND

1. 在 Extents 下，將 Factor/Distance 設為 0.05-0.1。

圖 2.11：設定 Factor/Distance

1. 在 Components 下選擇 IC name。
2. 設定 component orientation：
3. Chip 位於 board 上側：Chip down
4. Chip 位於 board 下側：Chip up

圖 2.12：設定 orientation

1. 一般 solder-ball 設定使用：

Parameter	Value
Shape	Cylinder
Diameter	default value
Height	default value

圖 2.13：設定 solder ball

1. 1 mm-pitch BGA solder ball 設定：

Parameter	Value
Shape	Spheroid
Diameter	400 um
Mid Diameter	500 um
Height	300 um

圖 2.14：1 mm-pitch BGA solder ball

1. 在 Options 下，從 port naming convention 移除 $PINNAME。

圖 2.15：刪除 $PINNAME

2.3 開啟檔案

1. 開啟 Ansys Electronics Desktop。

1. 選擇 File > Import > EDB。

1. 選擇轉換後的 EDB file。

2.4 設定 stackup

1. 開啟 stackup editor 。
2. 在 layer table 中選擇 FR4-epoxy。

圖 2.19：設定材料的操作路徑

1. 在 Dielectric fill 旁選擇 Edit...。
2. 選擇 Add Material...。

圖 2.20：建立材料

1. 輸入 material name。
2. 選擇 Set Frequency Dependency...。
3. 選擇 Djordjevic-Sarkar Model Input。

圖 2.21：設定材料 frequency dependency 的路徑

1. 輸入 frequency-dependent material parameters。範例設定：

Parameter	Value
Frequency	10 GHz
Relative Permittivity	2.85
Loss Tangent	0.0016

圖 2.22：設定材料 frequency parameters

2.4.1 材料

1. 選擇 Select signal。
2. 將 signal material 設為 copper。

圖 2.23：選取 signal layer 的操作路徑

圖 2.24：設定 signal material

1. 選擇 Select dielectric。

圖 2.25：選取 dielectric layer

1. 將 dielectric fill 設為 EM892K。

圖 2.26：設定 dielectric layer 的操作路徑

1. 依 project parameters 設定 stackup thickness。

圖 2.27：設定 stackup thickness

2.4.2 Roughness

1. 啟用 Roughness 欄位中的 checkbox。
2. 將 Nodule radius 設為 0.06 x Rz (um)。
3. 將 Hall-Huray surface ratio 設為 4.9。
4. 選擇 Set All Regions。

圖 2.28：設定 Roughness

Rz 參考值：

Copper profile	Rz
HTE	8 um
RTF	3.5 um
RTF2	3 um
RTF3	2.5 um
VLP	3 um
HVLP	2 um
HVLP2	1.5 um
HVLP3	1 um

2.4.3 Etch

1. 啟用 Etch 欄位中的 checkbox。
2. 設定 top 與 bottom parameters。
3. 依實際情況將 Etch Factor 設為 2.5 或 -2.5。

圖 2.29：設定 Etch

2.5 設定 Via 與 GND

• GND via 不要指定 Backdrill Top 或 Backdrill Bottom。
• 模擬前，確認 signal via 的 start／stop layer 與 Backdrill 定義。

圖 2.30：設定 via

2.6 設定 hole diameter、padstack、pad 與 anti-pad

1. Hole Diameter 比 default drill value 增加 2 mil。例如：由 8 mil 改為 10 mil。
2. 以手動方式或依 net name 設定 pad／anti-pad dimensions。
3. 選擇 anti-pad style；通常使用 bullet-style anti-pad。
4. 只有在 drill 必須偏離 padstack center 時，才使用 Offset x/y。

圖 2.31：設定 padstack、pad 與 anti-pad

1. 設定 net name。
2. 依需求設定 Backdrill Top 與 Backdrill Bottom。

圖 2.32：設定 pad 與 anti-pad

2.7 設定模擬範圍

1. 啟用 selection-window tool 。
2. 選取 trim area。

Cutout 規則 - 若要保留圖中的綠框區域，需選取較大的紅框區域。 - 至少包含一個相鄰的 GND structure。 - 不要將 component 從中間切斷，必須保留 component 完整性。 - Signal via 附近若有 power via，進行 via simulation 時應一併保留。

圖 2.33：選取 trim area

1. 選擇 Cutout 。
2. 選擇要保留的 nets。

圖 2.34：選擇要保留的 net

1. 選擇 Create new，避免覆寫 original file。
2. 選擇 Auto Generate Extent，並將 Expansion 設為 0。

圖 2.35：設定 Expansion

2.8 設定 PWR

模擬範圍包含 power structure 時，需指定 capacitor model。設定值如下：

Parameter	Value
R	10m
L	400p
C	10uF

圖 2.36：設定 PWR

正式使用前，需確認上述設定的 SI units 與 component model 定義。

2.9 整理 structure

完成 Cutout 後，移除操作過程產生的非預期 polygon。

2.10 設定 HFSS Extents

1. 選擇 HFSS Extents。
2. 選擇 Edit。

圖 2.38：編輯 HFSS Extents

1. 將 Horizontal 設為 0。
2. 將 Positive padding 設為 0.1。

圖 2.39：設定 Airbox Bounding Box

2.11 設定 mesh

1. 選擇 HFSS 3D Layout。
2. 選擇 Design Settings...。
3. 開啟 HFSS Meshing Method。
4. 選擇 Phi plus [Beta]。
5. 取消 Use alternative mesh methods as fallback。

圖 2.40：Mesh 設定路徑

圖 2.41：Mesh 設定視窗

2.12 HFSS 模擬

1. 在 Analyze 上按右鍵。
2. 選擇 Add HFSS Solution Setup... > Advanced。

圖 2.42：設定 solution

1. 選擇 Multi-Frequencies。
2. 新增 adaptive frequencies：0.1 GHz、30 GHz、60 GHz。
3. 將 Maximum Number of Passes 設為 999。

圖 2.43：設定 frequency

1. 在 Options 下，將 Minimum Converged Passes 設為 2。

圖 2.44：設定 Minimum Converged Passes

1. 在 Advanced 下，將 Number of sides 設為 8。

圖 2.45：設定 Number of sides

1. 將 frequency sweep 設為 0 GHz 至 60 GHz。

圖 2.46：設定 frequency sweep

1. 選擇 Interpolation。
2. 將 Max Solutions 設為 1000。
3. 將 Error Tolerance 設為 0.01。

圖 2.47：設定 Interpolation

2.13 SIwave

2.13.1 將 trace type 改為 line

1. 選擇一條 trace。若其 type 為 poly，需將 plane 轉換為 line。

圖 2.48：Trace type 為 poly

1. 選擇 Layout > Convert > Planes to Traces Options...。

圖 2.49：Planes-to-Traces Options 操作路徑

1. 啟用 Allow traces with square ends。

圖 2.50：設定 Planes-to-Traces Options

1. 選取 trace，並執行 Planes to Traces。

圖 2.51：將 poly 轉為 line

2.13.2 設定模擬範圍

1. 新增 SIwave solution setup。

圖 2.52：新增 SIwave solution setup

1. 在 General 下，將 SI Simulation 設為 Optimum accuracy。
2. 選擇 Custom 以設定 advanced options。

圖 2.53：SIwave custom setup

1. 在 Advanced 下：
2. 將 Do not mesh voids less than 設為 0。
3. 將 Cross-talk threshold 設為 -60 dB。
4. 設定 frequency range。
5. 將 points 數量設為 1001。

圖 2.54：設定 SIwave solution setup

圖 2.55：設定 SIwave frequency sweep

2.14 Circuit

2.14.1 開啟 Circuit

1. 選擇 Desktop > Circuit > Circuit。

2.14.2 開啟 Component Libraries

1. 選擇 View > Component Libraries。

2.14.3 Circuit connection

1. 選擇 Components。
2. 選擇 Nexxim Circuit Elements。

圖 2.58：Nexxim Circuit Elements

1. 選擇 Group > Resistor。
2. 選擇 Probes > TDR Differential_Ended: Differential Ended TDR。

圖 2.59：Component 選取方式

2.14.4 TDR circuit connection

1. 雙擊 resistor，並將 resistance 設為 50 ohm。
2. 雙擊 TDR component。
3. 依 rise-time reference 設定 TDR rise time。

圖 2.60：TDR circuit

圖 2.61：TDR rise-time parameter

2.14.5 Channel loss

依下圖連接 Channel-loss circuit。

圖 2.62：Channel-loss circuit

2.14.6 Via simulation

1. 在 Analysis 上按右鍵，選擇 Add Nexxim Solution Setup... > Transient Analysis。

圖 2.63：Via simulation setup

1. 在 Analysis Control 下設定：
2. Step：0.9 ps
3. Stop：1.5 ns

圖 2.64：Via simulation analysis control

2.14.7 Trace simulation

1. 在 Analysis 上按右鍵，選擇 Add Nexxim Solution Options...。

圖 2.65：Trace simulation 操作路徑

1. 依下圖設定 solution options。

圖 2.66：Trace simulation options

1. 在 Analysis 上按右鍵，選擇 Add Nexxim Solution Setup... > Transient Analysis。

圖 2.67：Trace transient setup

1. 在 Analysis Control 下設定：
2. Step：0.9 ps
3. Stop：1.5 ns

圖 2.68：Transient analysis control

2.14.8 Channel-loss simulation

1. 在 Analysis 上按右鍵，選擇 Add Nexxim Solution Setup... > Linear Network Analysis。

圖 2.69：Channel-loss simulation 操作路徑

1. 選擇 Add。
2. 依需求設定 frequency range。

圖 2.70：Channel-loss frequency

2.15 檔案輸出

1. 選擇 File > Archive...。
2. 將 simulation project archive 後，上傳至核准的內部 storage location。

圖 2.71：檔案輸出

返回文件首頁 | 上一章：第 1 章－基礎模擬範本 | 下一章：第 3 章－問題排除指南