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本文始於2021,以2021R2示範SPISim生成IBIS-AMI模型的流程。
要產生IBIS-AMI,必須要先學會產生IBIS模型。因為產生IBIS-AMI的流程內並沒有指定IBIS waveform,所以其產生的IBIS-AMI雖然含有一組默認的IBIS波形基本定義[Pullup][Pulldown],但使用者必須自行替換成依[Generate spec. IBIS model]生成的實際IBIS。
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產生IBIS-AMI
2.3 FFE (Feed-Forward Equalizer)
2.4 CTLE (Continuous Time Linear Equalizer)
2.5 CTLE+DFE (Decision Feedback Equalizer)
2.6 Reperter
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問題與討論
4.2 SPISim可以產生帶EQ的PAM4 IBIS-AMI嗎?
4.3 Step3用默認CTLE產生的AMI,參數該怎麼調整以讓眼圖張更開?
4.4 SPISim是否有現成的USB3/4, PCIeG2/4/5, DDR5 IBIS-AMI模型可以直接使用?
4.5 自行產生的.ibs即使已透過[Algorithmic Model]連結.ami/.dll, 為何匯入IBIS後還是讀不到AMI參數?
- 參考
SPISim - 於2020年起合併於ANSYS Electronic Entriprise,半小時介紹、六分鐘速成。
Open SPISim from [Tools] \ [SPISim] in AEDT
Change Module Type from [VPro : Waveform/S-Parameter ...] to [MPro : General modeling ...]
2.1 Generate spec. AMI model
[IBIS] \ [Generate spec. AMI model]
筆者極力推薦各位靠SI吃飯的工程人員,藉這機會把AFE\FFE\CTLE\DFE\... 機制,好好搞懂。
以下是台大吳瑞北老師的講義, 讓你秒懂FIR
DesignCon 2022也有一篇不錯的介紹[1],下圖很清楚的說明FFE、CTLE、DFE在高速傳輸通道中所扮演的不同腳色。
2.2 透過軟體設定,理解AFE (Analog Front End, 類比前端)內每個設定,所造成的相對影響
Select AFE, and press [Add >] AFE
Analog front end type : Pulse shaping/At the end of Tx/At the beginning of Rx
Set high/low rail voltage
Press [Check] ... 非常方便的即時效果檢核
下圖右波形效果的預覽,是[Simulation Type]選[PRBS_xx]的效果
Analog front end type : Pulse shaping/At the end of Tx/At the beginning of Rx
High\Low rail voltage會改變原IBIS內定義的輸出電壓準位大小。
e.g. [Voltage Range] is defined as 1.2V in .ibs file.
if High\Low rail voltage = ±1V, high voltage rail of AMI analysis after channel is 2.2V. (closed to 1.1*(1/0.5)=2.2)
if High\Low rail voltage = ±3V, high voltage rail of AMI analysis after channel is 6.7V. (closed to 1.1*(3/0.5)=6.6)
if High\Low rail voltage = ±5V, high voltage rail of AMI analysis after channel is 11V. (closed to 1.1*(5/0.5)=11)
以上關係可以用公式(Voltage Range-0.1)*(AFE rail voltage/AMI輸入大小)來表示
如果您拿到一個IBIS-AMI model (.ibs and .ami both),然後發現Transient analysis與AMI analysis跑出來的振幅不一樣,這是有可能,因為前者振幅由.ibs內的[Voltage Range]定義,後者由.ami內的所有EQ效果共同決定。
2.3 透過軟體設定,理解FFE內每個Tap的weight設定,所造成的相對影響
下圖右波形效果的預覽,是[Simulation Type]選[LONE_ONE]的效果
2.4 透過軟體設定,理解CTLE內每個設定,所造成的相對影響
2.5 以CTLE+DFE默認參數,並在step3以ANSYS Designer測試
上圖所示的波形,是(CTLE+DFE)的綜合效果,且主要是CTLE貢獻。
按[Generate]即可產生含.ami/.ibs/.so/.dll的完整IBIS-AMI模型。
[Generate spec. AMI model]產生IBIS-AMI的流程內並沒有指定IBIS waveform,所以其產生的IBIS-AMI雖然含有一組默認的IBIS波形基本定義[Pullup][Pulldown],但使用者必須自行替換成依[Generate spec. IBIS model]生成的實際IBIS。
2.6 Repeater
SPISim_AMI雖然可以產生Repeater (Redriver\Retimer),但所產生的Repeater只有Rx buffer端
3.1 對於IBIS-AMI model,採用Transient analysis,只會看到沒有EQ的結果,必須採用AMI analysis才會看到EQ的效果。
3.2 加上1500mm傳輸線負載時
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問題與討論
- 參考
4.1 SPISim產生的AMI模型,可以限制使用嗎?
Ans:可以
"第一次"產生IBIS-AMI模型時,默認效期只有一周,您可以在.ami檔案內查到有效期間(如下所示)
如果超過效期,電路模擬軟體會報錯,如下訊息所示:Call to the model's AMI_Initial() function failed.
定時自毀裝置 真是太酷了
如果希望生成一個永遠有效的IBIA-AMI模型,在按[Generate]生成模型前,先進[Encrypt]勾選[Make AMI model perpetual license]即可
之後生成的.ami內容如下所示,就沒有使用期限
4.2 SPISim可以產生帶EQ的PAM4 IBIS-AMI嗎?
Ans:可以,而且超簡單
雖然step2.5的DFE內可設定NRZ/PAM4,但光這設定還不足以產生PAM4,若您有進一步使用需求,請逕洽ANSYS連路窗口。
4.3 Step3用默認CTLE產生的AMI,參數該怎麼調整以讓眼圖張更開?
Ans:原[Boost]太強,造成穩態區域的眼高太小
把[Bandwidth]從12dB改成25dB,[Boost]從10dB改成4dB
眼圖結果
4.4 SPISim是否有現成的USB3/4, PCIeG2/4/5, DDR5 IBIS-AMI模型可以直接使用
Ans:有,從[IBIS] \ [Sample IBIS-AMI models]內可以找到。
這裡主要是提供符合各高速傳輸規範的AMI(.ami/.dll),其IBIS(.ibs)波形部分只是簡單套用相同模板,使用者必依實際狀況替換.ibs內的正確波形特性。
4.5 自行產生的.ibs即使已透過[Algorithmic Model]連結.ami/.dll, 為何匯入IBIS後還是讀不到AMI參數?
Ans:要與AMI連結的.ibs檔頭必須確保
[IBIS Ver] 5.1 ... 這行所示的版本必須v5.1或更新的版本
[1] Anton Unakafov, "How to optimize TxFFE and what we can learn from the optimization", DesignCon2022.