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2026/6/11 9:03:21
基于Siwave的PCB EMMC信号波形与眼图仿真-Die波形仿真与考虑封装耦合的波形仿真
本文接：基于Siwave的PCB EMMC信号波形与眼图仿真
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0、前言
最近对信号完整性（SI）、功率完整性（PI）比较感兴趣，博主六年前上本科时也是一个画板子好手，平时用AD软件搞点FR4的简单嵌入式的电路板子玩玩，几十兆的时钟玩得不亦乐乎，放在现在真的是out了。
现在像模像样的高大上的板子基本时钟频率非常高，板子上CPU和高速内存对电源、信号线有许多的要求，在实际投板前需要进行信号完整性（SI）、功率完整性（PI）的仿真，因此来学习一下下。学习资料是于博士的书籍《信号完整性揭秘》，还有配套的视频啥的，非常好用，简单开坑记录下。
Siwave是Ansys旗下的软件，专门用于SI和PI的仿真，之前用它家的HFSS非常多，这次也来尝尝鲜。软件的下载可以去老吴那边下载：Ansys EM 2025 R2 电磁仿真安装包已发布。
目录
- 基于Siwave的PCB EMMC信号波形与眼图仿真-Die波形仿真与考虑封装耦合的波形仿真
- 0、前言
- 1、Die波形查看
- 1.1、单信号线S参数仿真
- 1.2、工程搭建
- 1.3、原理图搭建
- 1.3.1、S2P导入
- 1.3.1、激励源的插入与设置
- 1.3.2、驱动器的IBIS模型导入
- 1.3.3、接收端的IBIS模型导入
- 1.3.4、插入探头与波形查看
- 1.4、添加仿真器
- 1.4.1、瞬态仿真器
- 1.4.2、眼图仿真器
- 1.5、仿真与结果查看
- 1.5.1、电压波形查看
- 1.5.2、眼图查看
- 2、Package考虑封装仿真
- 2.1、工程搭建
- 2.1.1、SNP导入
- 2.1.2、激励时钟设置
- 2.1.3、输出ibis设置
- 2.1.4、接收端的ibis设置-Package模型
- 2.1.4、接收端的ibis设置-Pin模型
- 2.2 仿真器设置
- 2.3 结果窗口创建
- 2.4 考虑Package和PIN上波形对比
1、Die波形查看
1.1、单信号线S参数仿真
书接上回，基于Siwave的PCB EMMC信号波形与眼图仿真中使用向导就行了仿真，是把芯片的好多引脚一起进行的，工程量比较大。这边以单个信号线EMMC0_DAT0信号线为例，构建仿真案例。找到之前向导生成的端口，删除无关的，留下DAT0的：
删除后如下所示：
设置仿真器，仿真频率沿用基于Siwave的PCB EMMC信号波形与眼图仿真的进行设置，启用SNP文件导出：
设置完成后点击Launch：
仿真完成后在文件夹下得到S2P文件：
1.2、工程搭建
打开Ansys Electronics Desktop，也就是HFSS的入口：
选择Circuit选项：
选择None：
1.3、原理图搭建
1.3.1、S2P导入
打开后保存一下工程，插入刚刚仿真得到的s2p文件：
1.3.1、激励源的插入与设置
激励源按照如下进行设置，其中，100MHz的数据率，UI设置为10ns。上升沿和下降沿时间设置为10ps，是比较理想的情况。码型设置为PRBS，长度设置为7：
然后加入并重命名一个网络名称：
1.3.2、驱动器的IBIS模型导入
下面插入驱动器的IBIS模型：
选择EMMC0_DATA0进行导入：
插入后旋转一下，然后连接一下：
双击驱动器进行设置，设置正确的模型，并链接到外部的激励源：
1.3.3、接收端的IBIS模型导入
下面放置接收端的：
导入dat0：
先全部连接一下：
修改接收端的配置：
1.3.4、插入探头与波形查看
先插入电压探头，插入步骤如下：
测眼图的也加上：
1.4、添加仿真器
1.4.1、瞬态仿真器
添加步骤如下：
设置步长和停止时间，这个主要和时钟频率相关，此处50MHz的时钟，每个周期是20ns，因此仿真25个周期，步长10ps可以清晰查看到瞬态的波形变化：
1.4.2、眼图仿真器
添加步骤如下：
无需额外设置，直接OK：
1.5、仿真与结果查看
启动仿真：
1.5.1、电压波形查看
按照如下步骤添加：
按照如下步骤配置，先查看Probe上面的波形：
结果如下：把Die上的波形一起添加进来：
可以看到几乎是重合的：
1.5.2、眼图查看
按照下面步骤选择：
注意要选择眼图求解器：
结果如下：
2、Package考虑封装仿真
2.1、工程搭建
2.1.1、SNP导入
书接上回，基于Siwave的PCB EMMC信号波形与眼图仿真中使用向导就行了仿真，是把芯片的好多引脚一起进行的，把所有引脚的仿真数据导出SNP文件：
导入后加上对应的网络名称，如下所示：
2.1.2、激励时钟设置
基于Siwave的PCB EMMC信号波形与眼图仿真中使用向导就行了仿真，对DAT、CLK、CMD的时钟都详细说明了：
| 项目 | 设置值 | 原理说明 |
|---|---|---|
| Source-Data | PRBS | 数据线用伪随机序列，模拟真实DDR数据流，用于评估ISI、串扰和眼图 |
| Source-CLK | Custom Bit 1010 | 时钟用固定交替序列（1010），形成稳定周期方波，保证参考时序 |
| Source-CMD | PRBS | 命令线为单边信号况 |
此处添加这些激励源，按照参数设置即可：
2.1.3、输出ibis设置
齐刷刷的排练好了啊：
值得注意的是，要用不同的时钟。DAT的用EYESRC_DATA，CMD要用EYESRC_CMD，CLK要用EYESRC_CLK，可以参考我的工程进行设置：
2.1.4、接收端的ibis设置-Package模型
导入ibis的时候，按照如下勾选上，把所有的DAT信号和CMD、CLK也选上：
设置的时候，选择查看die上的波形，Buffer类型设置为输入，所有的引脚都改一遍：
2.1.4、接收端的ibis设置-Pin模型
搭建好的复制一份，重命名为PIN：
ibis导入的时候，配置和之前导入Package时候类似，但是不要选择Use Package Model:
设置的时候，选择查看die上的波形，Buffer类型设置为输入，所有的引脚都改一遍：
2.2 仿真器设置
用这个就行：
2.3 结果窗口创建
如下设置创建结果窗口：
2.4 考虑Package和PIN上波形对比
可以看到，考虑package耦合后，波形失真更加严重了：