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编辑推荐Ansys中国CPS（芯片-封装-系统）技术团队官方联合创作。详解芯片-封装-系统协同仿真，破解电子设计孤岛难题全流程仿真指南，7大技术模块 实战案例业界权威认证，助力实现性能、成本、周期三大突破适合芯片、封装和系统设计等领域的工程师阅读参考，也适合电子工程、微电子等相关专业的师生学习。本书理论与实践相结合，通过实践案例，帮助读者快速掌握CPS协同仿真技术。紧跟技术发展趋势，涵盖电源、先进封装、高速接口、散热等前沿技术，帮助读者把握行业发展方向。
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| 內容簡介： |
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本书详细介绍了Ansys芯片-封装-系统（Chip-Package-System，CPS）协同仿真方案的组成、应用流程和实践案例。通过使用CPS协同仿真方案，将芯片设计、封装设计和PCB系统设计结合起来。芯片工程师在芯片设计时能够生成代表真实工作状态的芯片电源、信号和热模型。系统工程师在系统分析时，可以利用芯片工程师生成的芯片模型，并充分考虑芯片对封装和PCB系统的影响，以全面改善电子设备的信号、电源和热完整性。同时系统工程师也会将封装和PCB的电磁模型和热边界条件传递给芯片工程师，完成考虑系统的芯片设计Sign off。本书适合芯片、封装和系统设计等领域的工程师阅读参考，也适合电子工程、微电子等相关专业的师生学习。
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| 關於作者： |
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Ansys中国CPS（芯片-封装-系统）技术团队官方联合创作。
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目录推荐序前言第1章 Ansys CPS协同仿真1.1 CPS协同仿真的必要性及挑战1.1.1 CPS协同仿真的必要性1.1.2 CPS协同仿真的挑战1.2 Ansys CPS协同仿真的流程1.2.1 Ansys CPS协同仿真流程概览1.2.2 Ansys CPS电源完整性仿真流程1.2.3 Ansys CPS信号完整性仿真流程1.2.4 Ansys CPS可靠性仿真流程第2章 AEDT2.1 AEDT概述2.1.1 什么是AEDT2.1.2 AEDT工作环境介绍2.2 HFSS 3D Layout项目建模2.2.1 封装/PCB导入前准备2.2.2 封装/PCB导入与切割2.2.3 叠层编辑2.2.4 过孔和焊盘编辑2.2.5 建立新的Layout元素2.2.6 创建Component和PinGroup2.2.7 使用参数化变量2.2.8 使用S参数模型2.2.9 PKG PCB Merge2.2.10 PCB 3D Component组装2.3 HFSS 3D Layout仿真参数设置2.3.1 空气盒子与辐射边界设置2.3.2 HFSS 3D Layout中的端口设置2.3.3 求解设置2.3.4 Mesh设置2.3.5 HPC并行计算设置2.3.6 HFSS 3D Layout仿真结果查看与后处理2.4 SPISim S参数处理2.4.1 S参数检查和修正2.4.2 S参数去嵌第3章 电源仿真3.1 CPS电源仿真流程概述3.2 直流仿真案例3.2.1 背景知识3.2.2 检查叠层3.2.3 检查Padstack3.2.4 准备Power Net3.2.5 器件禁用3.2.6 设置电压源、电流源3.2.7 求解设置3.2.8 开始仿真3.2.9 查看Profile3.2.10 查看Element Data3.2.11 查看电压/电流/功率分布3.3 交流分析案例3.3.1 背景知识3.3.2 设置电容参数3.3.3 设置求解端口3.3.4 设置求解项3.3.5 运行和查看结果3.3.6 调用SIwave求解器3.3.7 HFSS和SIwave结果对比3.4 电源瞬态分析3.4.1 CPM介绍3.4.2 CPM对电源阻抗的影响3.4.3 2.5D/3D芯片电源分析3.4.4 系统电源瞬态分析3.4.5 电源噪声的电磁干扰分析第4章 高速SerDes接口仿真4.1 SerDes接口仿真概述4.1.1 IBIS-AMI模型和建模4.1.2 COM相关计算4.1.3 PCIe总线4.1.4 高速以太网总线4.2 高速串行通道技术4.2.1 均衡技术的使用4.2.2 Tx端FFE4.2.3 Rx端CTLE4.2.4 Rx端DFE4.2.5 CDR电路4.2.6 PAM44.3 高速串行通道系统仿真分析4.3.1 信道脉冲响应4.3.2 通道时域AMI分析4.3.3 通道统计VerifEye眼图分析4.4 高速SerDes接口仿真案例4.4.1 高速串行通道电磁场提取理想实践4.4.2 112G XSR通道分析案例4.4.3 PCIe4均衡系数优化第5章 DDR/LPDDR设计仿真与合规检查5.1 总体介绍5.1.1 技术进步5.1.2 设计挑战5.2 接口特性5.2.1 DDR4和LPDDR45.2.2 DDR4x和LPDDR4x5.2.3 DDR5和LPDDR55.3 通道合规仿真5.3.1 设计挑战5.3.2 仿真方案5.3.3 通道后仿真案例5.4 IBIS建模5.4.1 建模流程5.4.2 批量建模5.4.3 多模型合并第6章 2.5D/3D先进封装仿真6.1 先进封装介绍6.1.1 先进封装演进6.1.2 先进封装和Chiplet相结合带来的优势6.2 HBM仿真案例6.2.1 HBM简介6.2.2 HBM的优势与设计仿真挑战6.2.3 HBM无源通道S参数抽取6.3 D2D仿真案例6.3.1 HBM DQ信号有源仿真6.3.2 眼图判别第7章 PKG/PCB散热仿真7.1 基础功能概述7.1.1 MCAD/ECAD模型接口7.1.2 网格7.1.3 求解器设置7.1.4 物理模型7.1.5 可视化后处理7.1.6 多物理场耦合7.2 PCB电热耦合7.2.1 背景知识7.2.2 电热双向耦合7.2.3 温变材料设置7.2.4 电热耦合三大设置7.2.5 导入PCB7.2.6 修改求解空间7.2.7 设置边界条件7.2.8 设置监控器7.2.9 设置网格7.2.10 设置求解参数7.2.11 设置双向耦合7.2.12 启动求解7.2.13 观察Profile7.2.14 观察温度分布7.3 封装热阻模型7.3.1 双热阻模型7.3.2 DELPHI热阻网络模型7.3.3 双热阻模型实例7.3.4 DELPHI热阻网络实例7.4 芯片封装跨尺度仿真7.4.1 概述7.4.2 模型导入7.4.3 模型的网格划分7.4.4 参数设置7.4.5 后处理显示及分析7.4.6 小结7.5 电子产品动态热管理7.5.1 DTM概述7.5.2 基于GUI/脚本的DTM仿真计算7.5.3 基于降阶模型的DTM仿真计算7.5.4 小结第8章 片上无源元件仿真8.1 片上无源元件的重要性8.1.1 IPD的背景介绍8.1.2 片上电容、电感8.1.3 仿真的必要性8.2 片上电感仿真案例8.2.1 模型前处理8.2.2 网格和求解设置8.2.3 查看结果8.3 片上电容仿真案例8.3.1 叉指电容仿真8.3.2 电容参数化建模仿真第9章 仿真自动化9.1 仿真自动化的必要性9.2 仿真自动化的开发环境9.3 AEDT脚本的录制和执行9.4 IronPython环境概述9.5 PyAEDT概述和安装9.6 PyAEDT进行脚本的开发
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前言随着芯片制造工艺一再突破物理极限，芯片设计的复杂程度和数据传输带宽不断提高，芯片的低功耗设计问题也越来越突出，尤其是各种手持移动设备的广泛应用，对功耗和散热提出了更高的要求。功耗的降低要求更低的供电电压，使得芯片对电源噪声、可靠性的容忍阈值也越来越低，同时翻转速率越来越高的I/O信号也带来严重的开关同步噪声问题。整个电子设计的成功与否已经无法单独依靠芯片或PCB设计来满足，必须全面考虑芯片与封装和PCB的相互作用，才能克服电源噪声及高速信号传输和散热性能在内的各种挑战。Ansys是业内第一个提出CPS（芯片- 封装- 系统）协同仿真的工程解决方案供应商，该解决方案获得台积电和三星等多家半导体制造商认证。Ansys为芯片、封装和PCB协同设计提供了一套完整的解决方案，助力实现从芯片到系统的全方位仿真和优化。在传统的电子设计流程中，芯片、封装和PCB设计往往是相互独立的环节，缺乏有效的协同和沟通。这种割裂的设计模式容易导致以下问题：● 设计周期长：各环节独立设计，反复迭代，导致设计周期延长。● 成本高昂：设计后期发现问题，需要进行大量返工，增加成本。● 性能瓶颈：缺乏系统级考虑，难以实现整体性能优化。Ansys CPS 协同仿真方案打破了传统设计模式的桎梏，将芯片、封装和PCB 设计有机地结合在一起，实现了以下优势：● 缩短设计周期：通过协同仿真，提前发现并解决问题，减少设计迭代次数。● 降低设计成本：避免后期返工，有效控制成本。● 提升系统性能：从系统层面进行优化，实现性能最大化。本书聚焦于Ansys CPS协同仿真方案，共分为9章，每章均由Ansys CPS团队经验丰富的应用工程师编写完成，全面介绍了Ansys CPS协同仿真方案的组成、应用流程和实践案例。第1章：概述CPS协同仿真方案，介绍SI、PI、TI流程。第2章：介绍AEDT软件，包括模型导入、仿真设置、结果查看等操作。第3章：讲解电源仿真，包括仿真挑战、案例分析和CPM在PI仿真中的应用。第4章：介绍高速SerDes接口仿真，包括IBIS-AMI模型、COM模型和串行仿真案例。第5章：讲解DDR/LPDDR设计仿真与合规检查，包括DDR总线介绍、仿真方法和合规性检查。第6章：介绍2.5D/3D先进封装仿真，包括HBM仿真案例和D2D仿真案例。第7章：讲解PKG/PCB散热仿真，包括基础功能、电热耦合、封装热阻和CPS Thermal。第8章：介绍片上无源元件仿真，包括模型导入、建立流程和仿真案例。第9章：讲解仿真自动化，包括基于录制脚本开发、基于PyAEDT开发。本书理论与实践相结合，不仅介绍了理论知识，还提供了丰富的实践案例，帮助读者快速掌握CPS协同仿真技术；图文并茂，易于理解，采用大量图表和实例，使内容更加直观易懂；紧跟技术发展趋势，涵盖先进封装、高速接口等前沿技术，帮助读者把握行业发展方向。在此要感谢机械工业出版社林桢编辑为本书出版提供的帮助。Ansys CPS团队应用工程师褚正浩、冯雪刚、郭永生、何里、廉海浔、王鑫、张百玲、张理想、张向月、赵阳和周小侠也参与了本书编写工作。由于作者水平有限，书中难免会有错误和不妥之处，恳请广大读者批评指正。
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