SI Signal Integrity


 高速インターフェースの普及にともない、遅延や損失、予期せぬクロストークによる信号品質劣化や、間欠的な動作不具合に遭遇する事象がみられるようになりました。
 私たちは、設計初期段階からHSPICE(※1) / SIwave(※2) / HFSS(※3) などのSPICE 系シミュレータと電磁界シミュレータを連携させたFull Wave 解析を行うことで、事前に問題を予測し、高速信号の伝送に最適なスタックアップ(層構成)や配線経路を決定し、問題の回避を図ります。
 こうした高精度・高機能のシミュレータを使用したシグナル・インテグリティ解析により、高速SerDes、SAS、DDR3、RFおよびその他の高周波回路では珍しくないギガヘルツ(GHz)クラスの周波数で動作するシステム全体のパフォーマンス向上を実現します。

PI Power Integrity


 高速動作するCPU や高速インタフェースを搭載するデバイスへの給電系は、広帯域にわたって低インピーダンスである必要があります。デバイス動作に必要な電流をDC だけでなく、動作周波数の高調波域にわたって最適化されたPCB上の電源経路を設計します。デジタル系の電源変動のRF 系、アナログ系への伝搬レベルを最小化するアイソレーションやケーブルからの電磁輻射源を低減する電源デカップリングを定量的に事前予測します。
 私たちは、SIwave によるIRドロップ解析とHSPICE による電源の過渡解析を行い、

  • 設計の早期段階で電源供給の問題を発見 
  • 実機評価では見つけることの難しい問題も発見
  • What-if 解析を行い、最適な電源経路の確保

 こうしたパワー・インテグリティ解析により、プロトタイプの作成回数を減らし、より信頼性の高い
製品を短期間で市場に投入できるようにします。

EMC Electro-Magnetic Compatibility


 高速デバイスの動作電流や高速インタフェースの駆動電流など、周期的に変化する高周波電流が回路基板を流れるため、基板サイズやレイアウトパターンと影響して特異な共振現象を引き起こすことがあります。こうした電位変動が大きな部分から直接、あるいは接続したケーブルを介した輻射が機器に要求される許容値を満たさないことがあります。定在波の「腹」を見出し、バイパスコンデンサによる電源/GND間の短絡や、金属筐体へのネジ止め箇所の最適化のより輻射量の低減を図ります。
 私たちは、電源プレーンの共振解析によって、周波数依存するデカップリング・コンデンサの最適な容量と位置を決定します。また、SIWaveやHFSSによるプリント基板全面のプレーン共振解析によって基板と筺体の最適な配置を決定します。
 こうした設計の上流工程からノイズ対策を施す「EMC 設計」を行い、設計中の後戻りを無くすことができ、実験による対策作業期間も短縮することができます。

熱解析 Thermal Fluid Analysis


 機器の小型化による発熱密度の増加、チップの消費電力増大による発熱量の増加など、プリント基板における熱の問題が重要となりつつあります。
 私たちは、伝熱の3形態(伝動、伝達、輻射)をシミュレーション可能な熱流体解析ソフト:Icepak※4を使用し、電源解析から得られるジュール熱や、配線パターンの熱伝導率分布を含めた高精度な解析を、PCB 設計の初期段階から実施します。
 これにより、放熱に最適な部品配置や、発熱量を抑えるパターン設計が可能です。また、プリント基板の熱容量に比べて大きな発熱量を持つ素子が含まれる場合には、最適なヒートシンクやファン等の提案が可能です。チップ温度の上昇とともにリーク電流が増大する先端デバイス搭載製品など、放熱性の確保が最優先される製品において、部品配置段階から検討する熱設計の適用をお勧めします。


※1 HSPICEはSynopsys, Inc. の登録商標または商標です。※2 SIwave ※3 HFSS ※4 Icepak はANSYS, Inc.の登録商標または商標です。