שימוש במערכת HyperLynx כדי למנוע סטיות מלוח הזמנים של SerDes

קיימים כיום בעולם כלי תכנון ובדיקה מתקדמים ביותר אך כאשר מדובר בקישורים הטוריים המהירים (High-speed serial links) רובם אינם מאומתים לאחר השלמת הניתוב מכיוון שהתהליך גוזל זמן רב ודורש מיומנויות ולעומת זאת מומחי System Integration  נמצאים תמיד במחסור. כתוצאה מכך, רוב הערוצים הטוריים מונחים על פי כללים, מאומתים באמצעות בדיקה ידנית ומשוחררים לייצור ללא ניתוח יסודי. ערוצים לא מאומתים יכולים לגרום לתהליך איתור ליקויים ארוך וקדחתני ובסופו של דבר גם לסטיה מלוח זמנים.

מה שדרוש הוא תהליך אימות אוטומטי המאמת שכל הערוצים בתכנון עומדים בתקן פרוטוקול SerDes . פתרון כזה מאפשר למתכננים לאתר בעיות כבר בשלב מוקדם בתהליך הפריסה כאשר קל יותר לתקן אותן, ולשחרר תכנונים לייצור בביטחון, בידיעה שכל הערוצים הסדרתיים שלהם אומתו.

הבעיה: הדמיות ארוכות לאחר מסלול וניפוי אבטיפוס

אם האימות של קישורים טוריים הוא כל כך חשוב, מדוע כל כך הרבה תכנוני PCB נשלחים ליצור אב הטיפוס ב- fab ללא אימות מלא? חלק מהבעיה הוא השכיחות של קישורים סדרתיים במוצרים מודרניים. כל מוצר עמוס בקישורים סדרתיים היום כולל מחשבים, טלפונים, שעונים חכמים, מכוניות והרשימה עוד ארוכה. יש הרבה תכנונים והרבה קישורים לאימות. זה מוביל לבעיה השנייה והגדולה יותר: פשוט אין מספיק מומחי SI  Signal Integrity)) כדי להתמודד עם העבודה הרבה כל כך. מומחי SI הם לרוב כמו אמנים – לכל אחד יש סגנון משלו והוא ניגש למשימה קצת אחרת. הרבה ממה שהם עושים מבוסס על ידע וניסיון מפורטים, וזה אינדיבידואלי. באמת שאין פס ייצור של SI – זרימות ניתוח אינן סטנדרטיות, וכתוצאה מכך, הן אינן ניתנות להרחבה. זה כמו כל דבר אחר עם עבודה מוגבלת ומיומנת מאוד גבוהה – יותר מדי עבודה ומעט מדי אנשים המסוגלים לבצע מלאכה שכזו.

התוצאה: חברות צריכות להחליט אילו קטעים של אילו תכנונים יזכו לזמן ולתשומת לב של מומחה. ואלו יסתדרו בלעדיהם או יחכו עד שמומחה יהיה זמין. אפילו על פריסת PCB בודד, זה יכול ליצור צווארי בקבוק ארוכים ויקרים. חברות לא יכולות להרשות לעצמן את העיכובים הנובעים מכך. עם זאת, הן גם לא יכולות להרשות לעצמם לשחרר תכנון הכולל שגיאות אקראיות ללא זיהוי אבי הטיפוס במעבדה היכן שבידוד וניפוי באגים של שלמות האות לוקחים זמן רב יותר, עולים הרבה יותר כסף וקשים מאד לזיהוי. אז מה עושים?

עד כה, צוותי תכנון PCB בחרו בדרך כלל באחד מארבעה הנתיבים הבאים לניתוח התכנונים שלהם לאחר הפריסה:

1. שלחו את הלוח לייצור וקיוו לטוב –  התיאוריה היא שאם הם פעלו לפי הנחיות היצרן, התכנון היה אמור לעבוד. עם זאת, איך מישהו יכול להיות בטוח שכל הנחיות התכנון בוצעו?
2. בדקו חזותית את הפריסה כדי לוודא שהנחיות התכנון ושיטות העבודה המומלצות בוצעו – זה בהחלט טוב יותר מאשר אפשרות 1, אבל בדיקה חזותית היא מייגעת וגוזלת הרבה זמן, מה שהופך אותה לחשופה לשגיאות. ניתן למצוא שגיאות תכנון בדרך זו, אך עדיין מדובר בפתרון בעייתי.
3. שליחת התכנון למומחה פנימי של תקינות אותות לניתוח –  יש כאן שתי דרישות: (א) חייב להיות למעשה מומחה לתקינות אותות פנימי ו-(ב) למומחה חייבים להיות הזמן והכלים הזמינים. מכיוון שיש יותר מדי תכנונים ומעט מדי מומחים, זה בדרך כלל לא המקרה. עם זאת, גם כאשר מומחה זמין והניתוח שלו מראה בעיות שיש לתקן, הפריסה המעודכנת צריכה לחזור לסוף התור, מה שגורם לעיכובים נוספים.
4. שליחת הפריסה ליועץ חיצוני לתקינות אותות – זוהי דרך לעקוף התור לניתוח פנימי או לבצע ניתוח של הנתונים כאשר לא קיים מומחה פנימי. סביר להניח שזה יקבל תשומת לב מהירה יותר, אבל כל שינוי בתכנון יעלה גם זמן וגם כסף כי מן הסתם היועצים החיצונים לא יריצו את הסט השני של הסימולציות בחינם.

לכן, אף אחת מהאפשרויות הללו אינה טובה במיוחד. מדובר בפתרונות הכוללים יותר מדי סיכונים כדי להביא את התכנון לייצור מוקדם או שגורמים לעיכובים ארוכים כדי לבצע ניתוח שלמות האות בצורה מפורטת. מה שדרוש הוא דרך מהירה ואמינה לאמת תכנונים לאחר פריסה, מבלי להמתין למומחה לתקינות אותות או יועץ חיצוני.

הפתרון: אימות אוטומטי לאחר מסלול

ישנם שלושה שלבים חיוניים באימות קישורים טוריים לפני שליחת תכנון לייצור:

• מידול אלקטרומגנטי
• ניתוח
• עיבוד תוצאות

כל שלושת השלבים הללו היו באופן מסורתי בעיקר ידניים, מורכבים ממספר שלבים ודורשים מומחי SI . אם נשלב את שלושת השלבים לתרשים זרימה מסורתית, זה נראה בערך כמו מה שמוצג באיור 1.

החיצים האדומים מציינים חלקים מהזרימה שבהם יש לבחון את הדיוק של הנתונים ולחזור על חלקי התהליך אם יש צורך להתאים דברים. דיאגרמה זו מציגה התאמת זרימת ניתוח מתקדמת באמצעות מתודולוגיה מסורתית. זרימת IBIS-AMI תכלול פחות אלמנטים, אך שלב הסימולציה עצמו יהיה מורכב יותר.

HyperLynx  מבית Siemens DISW מאפשר לאמת את כל הקישורים הסדרתיים של התכנון לתאימות הפרוטוקול לפני שליחת הלוחות לייצור – ללא תהליך ארוך ומיומן ועתיר עבודה.

HyperLynx  יכול להפוך את כל תהליך האימות שלאחר הפריסה לאוטומטי מכיוון שסימנס מספקת את כל כלי ה- EDAהדרושים במשפחתHyperLynx , המשולבים בזרימת עבודה אחת ואוטומטית. זה כולל זיהוי אוטומטי של אזורים קריטיים שצריך לתכנן עם פותר גל מלא ((full-wave solver, הרכבה של מודל הערוץ המלא מחלקים בודדים לאחר שהכל נפתר, ניתוח של מודלי הערוץ המתקבלים לצורך תאימות (ניתוח), ותכנון של תוצאות כדי להראות אילו ערוצים עברו בהצלחה, אילו ערוצים נכשלו ובכמה (עיבוד תוצאות). תהליך   HyperLynx  עבור אימות פרוטוקול ערוץ טורי לאחר מסלול נראה כמו מה שמוצג באיור 2.

תהליך אוטומטי זה אומר שכל הערוצים בתכנון מערכת גדולה ניתנים למידול ולניתוח. ניתן להאיץ את תהליך המודלים האלקטרומגנטיים על ידי הפעלת מספר פותרים במקביל, כך שהמשתמשים יכולים לשלוט בזמן הריצה לעומת המשאבים האחרים הנדרשים בהתבסס על צרכי הפרויקט שלהם. והכי חשוב, HyperLynx מספק לך מידע מדויק כולל: אילו ערוצים עוברים, אילו ערוצים נכשלים ובכמה ? הכל בדוח מפורט הכולל פרטים על התדר, זמן ודיאגרמות.

כל מה שצריך לדעת, במקום אחד, מסודר ומוצלב. זה אומר שאתה יכול לנתח את כל הערוצים בתכנון שלך לעמידה בפרוטוקולים אוטומטית, בין לילה. בזמן שהתכנון עדיין בפריסה מהיר וקל יותר לנתח את הערוצים שלך כדי למצוא בעיות. ולעומת זאת אינך צריך לחכות עד שהפריסה תושלם והעבודה מחדש תהיה יקרה הרבה יותר.

לסקירה מפורטת יותר מדוע ניתוח מלא לאחר מסלול דורש זמן רב מדי ויקר מדי וכיצד זרימת ניתוח התאימות האוטומטית באמצעות HyperLynx מתגברת על המגבלות של שיטות ניתוח לאחר מסלול מסורתיות אלה, אנא הורד את המסמך המפורט Automated  Compliance Analysis  הכולל מידע על קישורים סדרתיים המפחיתים את הסיכון לפגיעה בלוח הזמנים. המאמר מסביר כיצד צוותי תכנון יכולים לאמת את כל הקישורים הסדרתיים בתכנונים שלהם בן לילה, לשפר את ביצועי התכנון ולהפחית את הסיכון בסטיה מלוח הזמנים וע"י כך לעזור לכם לספק את התכנונים המהירים של מחר כבר היום.

• טוד וסטרהוף הוא מנהל שיווק המוצר לתכנון מערכות במהירות גבוהה בחטיבת מערכות לוחות אלקטרוני שלSiemens EDA  . לטוד למעלה מ-43 שנות ניסיון בבניית מודלים וסימולציות של מערכות אלקטרוניות, כולל 26 שנות ניסיון בתחום תקינות אותות. טוד היה מעורב מאוד במפרט הדוגמנות של IBIS-AMI במהלך הקמתו. לפני שהצטרף ל- Siemens EDA  הוא מילא תפקידים בכירים טכניים וניהוליים ב-SiSoft, Cisco ו- Cadence .הוא גם עבד כיועץ עצמאי לתקינות אותות ופיתוח מתודולוגיות ניתוח עבור יצרני מערכות ויצרני IC גדולים. טוד מחזיק בתואר B.E.E.E. תואר מהמכון הטכנולוגי של סטיבנס בהובוקן, ניו ג'רזי.