Mentor präsentiert auf der U2U-Konferenz zahlreiche Neuerungen für PCB-Designer

Thermische und PI-Simulation rücken bei HyperLynx eng zusammen; Quelle: Mentor

Auch dieses Jahr nutzte Mentor Graphics die User2User-Konferenz zur Vorstellung einer ganzen Palette an neuen Produkten und Funktionen rund um das Thema PCB-Design, die im Laufe der nächsten zwölf Monate auf den Markt kommen werden.

Zu den angekündigten Neuerungen gehört ein HALT-Tool (Highly Accelerated Live Cycle Testing), das auf Basis einer sehr genauen 3D-Repräsentation einer Leiterplatte mechanische Stresstests durchführen kann. Damit ist es möglich, die Folgen mechanischer Belastungen, wie Vibrationen oder das Verdrehen der Leiterplatte, zu analysieren und graphisch darzustellen. Hier müssen sich die Anwender allerdings noch etwas gedulden, da die Entwicklung noch nicht abgeschlossen ist.

Weitgehend fertig ist dagegen die Integration einer Full Wave 3D Electromagnetic Simulation Engine in HyperLynx. Ab der Version 8.2, die sich derzeit im Beta-Test befindet, können Anwender damit ohne die HyperLynx-Umgebung verlassen zu müssen, kritische High-Speed-Übertragungslinien bzw. Vias auf ihr Übertragungsverhalten hin untersuchen. Dadurch lassen sich die Extraktion der Geometrien und die Übernahme der S-Parameter-Modelle in die Simulation mit minimalem Aufwand realisieren. Für zusätzliche Vereinfachung sorgt hier, dass jetzt differenzielle Leitungen bei Einhaltung einer bestimmten Nomenklatur vom System ohne weiteres Zutun des Anwenders auch als solche erkannt werden.

Informationen aus erster Hand erhielten die 150 zahlenden Besucher der Konferenz in München am zweiten Tag der Veranstaltung. Gleich drei Anwendervorträge hatten Erfahrungen mit der Beta-Version von HyperLynx 8.2. zum Inhalt. Es wurde berichtet, dass es für Anwender durch die Integration in die HyperLynx-Umgebung einfacher geworden ist, den Solver einzurichten und zu nutzen. Allerdings wurde deutlich, dass der Anwender trotz einiger Automatismen über einschlägiges Know-how verfügen und überlegt vorgehen muss.

Die Ergebnisse der Simulation treffen die Realität recht gut, wie einer der Beta-Version-Anwender anhand eines Vergleichs mit einer realen Messung belegt. Obwohl er im Setup nach eigenen Angaben noch mit einigen Default-Einstellungen gerechnet hatte, gab es eine hohe Übereinstimmung bis etwa 10 GHz. Bei Frequenzen darüber müssen auch die Details wie die Anordnung der Ground-Vias um das Signal-Via im Setup berücksichtigt werden.

Der Zeitaufwand für die Berechnung schnellt dadurch aber hoch. Im vorstellten Beispiel dauerte sie pro Frequenzpunkt statt einiger Minuten etwa 1 bis 1,5 Stunden. Damit ist der Solver, wie auch nicht anders erwartet werden kann, „nur“ so schnell wie andere Full Wave 3D Field Solver.

Unter dem Strich beurteilte der Anwender den neuen 3D Field Solver insgesamt positiv. Als negativ wurde vom Anwender vermerkt, dass das Setup kein Backdrilling unterstützt und es noch einige kleinere Fehler gibt, die aber wohl mit dem Beta-Stadium der Software zusammen hängen dürften.

Der gleiche Anwender berichtete auch gleich noch über seine ersten Versuche mit einer weiteren neuen Funktion von HyperLynx 8.2: Der Möglichkeit, eine Power-Analyse mit einer thermischen Analyse zu kombinieren. Damit ist es wesentlich einfach geworden, den Beitrag an der Erwärmung einer Leiterplatte zu ermitteln, der vom IR-Drop herrührt. Diese Information kann dann wieder direkt in die Power-Integrity-Analyse einfließen. Dieser Prozess kann so lange iterativ fortgesetzt werden, bis sich stabile Verhältnisse einstellen.

Das Setup ist nach Ansicht des Vortragenden einfach, birgt aber ebenfalls einige Fallstricke, die man kennen muss. So ist als Default eingestellt, dass alle aktiven Bauelemente bei eine thermischen Analyse mit berücksichtigt werden. Will man also den Beitrag des IR-Drop z.B. einer 3,3V-Stromversorgung untersuchen, muss man erst einmal entsprechende Anpassungen im Setup vornehmen, damit die komponentenbedingte Erwärmung nicht den IR-Drop-Effekt vollständig ‚zudeckt’. Die Ergebnisse der Simulation enthüllen nach Ansicht des vortragenden Anwenders allerdings nur bedingt Unerwartetes, weil dort, wo die PI-Analyse hohe Stromdichten ausweist naturgemäß auch die Hot-Spots sind.

Die „Co-Simulation“ von PI- und Thermo-Analyse ist daher vor allem dann hilfreich, wenn sich das Design thermisch gesehen schon am Limit befindet und es auf jedes Grad ankommt – vorausgesetzt, es liegen entsprechend gute thermische Modelle der Komponenten vor.

Zu den weiteren Neuerungen von HyperLynx 8.2 gehört eine Funktion, die es jetzt ganz ohne Umwege erlaubt, Crosstalk zu analysieren. Ein Wizzard beschleunigt das Setup und ermöglicht das schnell Durchspielen verschiedenen Aggressor-Victim-Szenarien.

JR’s Urteil: Die hier nur kurz angerissenen Neuerungen sowie eine ganze Reihe zusätzlicher Erweiterungen sorgen dafür, dass Expedition und HyperLynx ein noch größeres Anwendungsfeld abdecken. Die Benutzerfreundlichkeit hat noch einmal spürbar zugenommen. Wirklich grundlegend Neues kann ich – auf Grundlage dessen, was mir bisher vorliegt – allerdings nicht erkennen. Das wäre aber vielleicht für einen Zwischenversion auch ein bisschen viel verlangt.