21—Celsius PowerDC

Celsius PowerDC

1. 介绍

Cadence Celsius PowerDC环境为IC封装和PCB提供了快速且准确的直流分析以及热力分析，同时还支持电气和热学协同仿真。针对布局前和布局后的应用，Celsius PowerDC方法能够快速识别IR压降、电流密度、和热学问题，而这些都是导致发生现场故障的隐患。强大的功能，包括感应线位置优化和简化设计规则检查器（DRC）的确认，通过最快的可用仿真协同工作，在排除额外成本和进度影响的情况下支持设计的改进。

2. 产品优势

• 为完整的封装和板供电系统提供决定性的IR压降分析
• 通过定位电流和温度热点以避免故障风险
• 优化电压调节器模块（VRM）感应线位置
• 通过电气/热学协同仿真解决相关影响
• 精确定位多个器件位置的关键电压分布和IR压降问题
• 识别难以查找的高电阻布线颈缩
• 按数量级执行分析的速度比其他方式更快
• 查找整个供电网络的路径和环路电阻问题，并生成用于设计的电阻SPICE电路模型
• 避免成本高昂的实施、工程延误、和现场失效
• 从原理图数据中获取Cadence Allegro PowerTree工具数据，并对PDN拓扑结构进行可视化
• 通过PowerTree提供的信息，在布局生成前尽早进行仿真并检测所需更改的器件
• 使用在PCB设计中逻辑设计阶段捕获的PowerTree数据自动设置布线后分析
• 具有使用通用分析模型库以避免相同器件的重复模型设置的选项
• 使用PowerTree界面，可以轻松跟踪PDN设计的更改（ECOs），并重新使用之前的设置信息来对更改进行快速验证
• 基于IPC标准的计算自动创建电气约束
• 采用Cadence Voltus技术实现芯片/封装/板的电气/热学协同仿真的接口

图 1 Celsius PowerDC环境中的电气和热学协同仿真有效地确定了设计风险

3. 产品功能

3.1 电气/热学协同仿真

强大的电气仿真与自动化环境中的热分布分析相结合，迭代了电流和温度间至关重要的交互作用。最大限度地提高了精度，并充分考虑了例如在更高工作温度下电阻增加之类的影响。这种统一的环境可以更容易来确认设计是否满足指定电压和温度阈值，无需再花费大量精力来整理难以判断的影响。Celsius PowerDC环境包含一个针对直流和热力分析进行调整，以任务为中心的工作流程。可以从流行的PCB和IC封装布局系统引入设计数据，并将指导完成简单的仿真设置步骤。一系列报告、可视化选项简化了问题的识别，交互式几何图形编辑还允许加入设计改进选项。

3.2 管理系统层级的IR压降

随着电压电平的下降和电流需求的上升，准确的IR压降分析是当今高性能设计至关重要的一步。能对直流损耗进行有效管理的设计团队可以实现5%以及更低要求的公差。为达到交流噪声容限，他们还可以随意使用额外的空间。快速Celsius PowerDC仿真提供了精确的结果，其中涉及到复杂的平面几何形状和多个电压域在内。仿真结果可以灵活显示，并且还可对布局后的DRC进行确认。

3.3 优化电压调节器模块（VRM）设置

在正确的位置添加VRM有助于通过检测电流负载的变化并进行补偿来避免IR压降。Celsius PowerDC技术为理想VRM感应线位置的智能选项提供了单步自动化。相较于看似合理的可替换放置，这能带来10%或更多的余量提升。在Celsius PowerDC环境中可以自动平衡电流电平，支持多个VRM的分组，并在将VRM标称输出电压增加到最大安全补偿水平时提供引导。

3.4 对关键结构的切实评估

如今的设计通常包含更少的层数以及更高的器件、过孔和布线密度，这些要素结合在一起便减少了电源网的面积。事实上，平面上并非都是实体，比如切孔和如同瑞士奶酪般大片的过孔。当余量充裕的情况下，电子表格评估以及简单的直流和热学工具才能提供帮助。对具有多个汇点、多种电压电平、和不规则平面结构的复杂设计需要采用高度精确的方法来避免现场故障（例如起熔断器作用的过孔、当颈缩或动态平面切割时区域内的热应力）。在Celsius PowerDC环境中可以准确地模拟出从管芯连接到铜和重要结构（如引线键合）的材料特性。电气/热学协同仿真可通过同时收敛电流和温度的综合影响，提高精度到更高的水平。

3.5 多结构分析

多结构分析为多板系统的电气或电气/热学协同仿真提供了一种直观而简单的方法。每个区块的所有详细结果在分析结束后将都被集成到一个独立的验证报告中。这一功能简化了设置过程，减少了分析时间，使对于复杂系统的直流分析成为验证手段中的实际需求。

图 2 Celsius PowerDC技术提供了对有问题的现实情况结构的精确仿真，

如切口、过场、引线键合和颈缩

图 3 Celsius PowerDC环境能够分析多板配置

图 4 PowerTree技术能够对PDN进行布局前分析，

以确保选择正确的源、汇和离散器件，以满足设计标准

4. 集成方面

• 适用于Microsoft Windows和Linux
• 拥有Cadence、Mentor Graphics、Altium、Zuken和AutoCAD的PCB和IC封装布局数据库接口

本文章是博主花费大量的时间精力进行梳理和总结而成，希望能帮助更多的小伙伴~