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1R18SI产品新功能介绍2HFSSupdate：宽带自适应网格BroadbandAdaptiveMeshing.•宽带:用户自行设置感兴趣的频段•HFSS自动确定频率点3HPC任务提交:分段独立设置为仿真的每一步定义独立的HPC资源→Initialmesh→Adaptivemesh→Frequencysweep在整个仿真过程中优化HPC资源4ANSYSSiwaveR18Update5R18SIwave新功能带感应线位置的多相电源模块直流压降求解器与Mechanical和Icepak进行电热交互（焦耳热）用于电源完整性分析的RLCG提取(SIwave-CPA&Q3D求解器)3DLayout界面下的DoE优化（需OptimetricsLicense）时频域串扰扫描平面波激励求解器(电磁耐受度)SynopsysHSPICE,CadencePSPICE,andSIMetrixSimplis电路模型6ThermalRH-CTAAnalog/IPTotemRTLPowerArtistSoCRedHawkSIwaveQ3DNexximCPAPSIHSPICEPSPICEHFSSSpectre7R18SIwave新功能带感应线位置的多相电源模块直流压降求解器与Mechanical和Icepak进行电热交互（焦耳热）用于电源完整性分析的RLCG提取(SIwave-CPA&Q3D求解器)3DLayout界面下的DoE优化（需OptimetricsLicense）时频域串扰扫描平面波激励求解器(电磁耐受度)SynopsysHSPICE,CadencePSPICE,andSIMetrixSimplis电路模型8SIwave新加入的功能。通过检测负载工作电压，自动平衡PCB或封装上的负载电流。工作原理：通过感应线检测电压，为了确保CPU或ASIC上电压合适，多相电源模块使用反馈环满足PCB板上负载电流需求。带传感线位置的多相电源模块VRMActiveDevice9多相电源模块简介1、多相电源模块基础→远程监测→电流平衡2、执行SIwave直流压降分析3、在SIwave中如何建立多相电源模块4、直流仿真设置、分析和结果10开环电源供电网络在真实电源供电网络中，在电源和负载芯片之间会存在路径电阻𝑹𝒔→使得负载电压产生跌落Createsadropinthedeliveredvoltage.→负载电压随负载电流变化而变化Loadvoltagechangesastheloadcurrentvaries.𝑹𝒔𝑰𝒍𝑬𝒗𝒍𝒗𝒍=𝑬−𝑹𝒔𝑰𝒍11闭环电源供电网络远程监控挽救负载电压创建反馈环路，将负载电压反馈给可变电流源，有助于减少电压跌落。这是一个真实的降压型变换器的直流平均模型.𝑹𝒔𝑰𝒍𝒗𝒍𝒗𝒓𝒆𝒇Remotesenseline𝑮(𝒗𝒓𝒆𝒇−𝒗𝒍)𝒗𝒍=𝒗𝒓𝒆𝒇−𝑰𝒍𝑮Want𝑮tobe“bigenough”tomakethistermsmall.KCL:𝑮𝒗𝒓𝒆𝒇−𝒗𝒍=𝑰𝒍12开关电源模块主流降压型电源变化器等效电路。脉宽调制脉冲控制开关管。Includesthepopular“buck”regulators.PWMpulsecontrolstheswitchingtransistors.→占空比Dutycycle=𝑽𝒐𝒖𝒕/𝑽𝒊𝒏→优点：电源模块功耗低Advantage:onlyasmallamountofpowerisdissipatedbyregulator.→缺点：输出电流和电压有纹波Disadvantage:outputcurrent/voltagehasaripple.𝑽𝒊𝒏𝑽𝒐𝒖𝒕Load𝑳𝑰𝒐𝒖𝒕(𝒕)𝒕𝑽𝒊𝒏−𝑽𝒐𝒖𝒕𝑳−𝑽𝒐𝒖𝒕𝑳𝐀𝐀𝒗𝑷𝑾𝑴𝒗𝑳=𝑳𝒅𝒊𝑳𝒅𝒕13多相电源模块使用2个或更多的电源变换器同时工作对设计有帮助。每一路电源变换器叫就是一个相源。Havingtwoormoreregulatorsworkingtogethercanhelp.所有的供电电流流入同一电源网络Bothsupplycurrenttothepowerdeliverynetwork.可以调节这些电源变化器的相位消除纹波Canadjusttheirphasesto(mostly)cancelripplesout.𝑰(𝒕)𝒕𝒊𝟏(𝒕)𝒊𝟐(𝒕)14为什么要使用多相电源模块减少输出纹波.先进处理器工作电压低(1to2volts)，并且消耗电流很大，根据芯片工作活跃程度为1-150A.使用单一电源模块很难提供这么大的电流，非常昂贵。15多相电源模块构架FromWalter’sUSPatent6,278,263(IntersilCorp.)16电流平衡需求如果设计不小心，不同路径的供电电流会差异很大。→在供电网络中不用位置，路径电阻不同。→不同的电源芯片驱动力有差异.Thisisbad:→负担重的通道很快发热.→可能会导致负担重的通道过早失效→丧失了多相架构的其他好处为了避免失效，多相电源模块使用主动控制技术去平衡电流17Multi-PhaseVRMImplementation电流反馈电压反馈ClevernessFromWalter’sUSPatent6,278,263(IntersilCorp.)18电压电流反馈组合每一个相源的驱动力是与电压反馈和电流反馈的组合成线性关系Eachphasesourceisdrivenbyanamplifiedversionofthecombinedvoltageandcurrentdifferences:𝑖𝑠,𝑘=𝐺∙𝑣𝑟𝑒𝑓−𝑣𝑙+𝑅(𝑖𝑎𝑣𝑔−𝑖𝑠,𝑘)负反馈Negativefeedback:→如果检测电压𝒗𝒍超过参考电压，或者相电流大于平均电流，相电压将会降低；Phasevoltagewilldecreaseifthesensevoltage𝒗𝒍isabovethereferencevoltage,orPhasecurrentisabovetheaveragecurrent.𝑘=1,…,𝑁19SIwave普通直流压降分析20直流压降分析:定义电流负载和电压源*注意:这里定义的电压源只用来做非多相的直流压降分析。因为多相选项会自动创建电压源。当多相分析时，这些电压源需要被禁止。21配置直流压降分析:•点击ConfigureSimulation按钮•点击Validate按钮验证模型没问题•点击Simulate按钮•输入仿真名•如果想做热分析，勾选“ExportpowerdissipationforuseinANSYSIcepakandMechanical”选项•验证电压源nodetoground为“Negative”直流压降分析:仿真设置22直流压降分析：精度和HPC设置配置直流压降分析：•选择“Othersolveroptions…”按钮•选择DC页面,将滑杆拉倒“OptimumAccuracy”•选择Multiprocessing页面,设置合适的核数用于HPC并行计算.然后点击OK•点击Launch按钮开始仿真23直流压降分析：结果直流压降仿真结果板上多个电源模块输出不同的电流值；因此也显示出不同的输出功率，会导致产品不稳定24多相电源模块直流压降分析25多相直流压降分析配置:关掉前面设置的电压源禁止掉普通直流压降分析中用过的直流电压源•点击Home菜单•点击CircuitElementParameters图标•点击VoltageSources页面•选中第一行，按住shift键，选中最后一行。•点击Deactivate按钮26多相直流压将配置：定义多相电源模块建立多相电源模块分析:•按住CTRL键，选中多相系统中所有的电源模块。•点击鼠标右键，选择“CreateMultiphaseVRM…”命令•多相电源模块定义窗口将被打开27多相电源模块配置:定义多相电源模块PowerMOdules:•板上每一个被选中的电源模块都会被列在这里•每一个被列在这里的电源模块要处于激活或禁止状态，看设计者的兴趣了。•每电源模块应该给出一个relativestrength，strength是电源模块实际供电电流与电源模块设计电流的比值，此项设置可以被设计按照不同的者的设计情况进行更改。RemoteSensePins:•远程监测管脚是是被检测器件上的管脚。此处的反馈电流值将被测量。•器件上的管脚必须被定义。正端和负端管脚信息可以使用下拉工具盒手动添加；用户也可以简单点击“SelectinLayout”按钮，然后在版图中点击器件管脚。.NominalVoltageandLoadRegulation:•标称电压是电源模块的输出电压。•负载调节是指对于一个给定的负载电流，电源模块输出电压会比设计电压偏移多少。相数:•仿真中用到的电源模块数目28多相电源模块配置:定义多相电源模块建立多相电源模块分析——多相电源模块定义窗口：•输入RelativeStrength百分比，激活或禁止电源模块•对于远程监测管脚，可以手动输入器件名、器件标号和管脚，也可以点击“SelectinLayout”按钮，在版图上选择管脚。•输入标称电压，负载调节百分比总负载电流量29多相电源模块配置:定义多相电源模块一旦多相电源模块被定义，通过Advance菜单下的MultiphaseVRMs按钮，可以随时编辑修改。打开电源模块定义，一系列电源模块模块定显示出来。在本例中，只有一个多项电源义被创建。用户也可以点击Add按钮创建多个多项电源组合。用户可以通过点击Edit按钮激活或禁止不同的的定义和不同的电源模块。注意：如果存在多个多项电源定义，用户必须确认只激活了那些对当前仿真要用的多项电源。30使用多相电源模块进行直流压降分析使用多相电源定义启动直流压降分析：•选择Simulation菜单•选择ComputeDCIR选项•输入仿真名字•如果还要做热分析，勾选“ExportpowerdissipationforuseinANSYSIcepakandMechanical”选项•验证电压源nodetoground为“Negative”•选择“Othersolveroptions…”按钮•选择DC页面，设置滑竿到“OptimumAccuracy”•选择Multiprocessing页面，设置HPC核数，然后点击OK•点击Launch按钮开始仿真31直流仿真结果对边清晰显示：当多相电源模块被使用时，电流和功耗更为平均没有激活多相电源模块激活电源模块直流压降分析：结果对比32直流分析结果：电压分布云图直流仿真的电压分布结果显示：•在结果窗口中的DCIRDropSimulation中，找到像看的仿真项目，点击鼠标右击•选择“PlotCurrents/Voltages•在DCIRDropSimulationResults窗口中,取消GND网络勾选•取消过孔电流Iv,电流密度J,和功率P的结果显示，只显示电压V.•点击“UpdatePlotDisplay”按钮33电压分布云图显示：使用多电源模块使得所有负载工作电压正常。没激活多相的多电源模块激活多相的多电源模块直流分析结果：电压分布云图对比34在SIwave中设置Icepak热仿真从SIwave启动Icepak仿真:•选择Simulation菜单•点击Icepak按钮•输入仿真名•选择直流仿真结果（激活或未激活多相）。注意，两个Icepak仿真被执行，一个激活多相，一个没有激活。•选择传导或对流（本例中使用传导）•设置网格刨分滑竿为Basic或Detailed•设置HPC核数•选择热环境页面，做合理设置。在本例中使用简单的自然对流。对多相电源模块直流压降分析结果进行设置对普通电源模块直流压降分析结果进行设置35Icepak热分析结果Icepak返回的热仿真结果显示：•在结果窗口中，