電源完整性模擬測試
WHY Power Integrity (PI) Simulation?
- 基本的電子系統設計需要一組或多組電源供應電壓來運作。這些供應電壓通常需透過電壓調節模組（VRMs）來轉換取得。電壓調解模組被設計用來為各種的負載提供所需的工作電壓。電源供應及其傳輸路徑必須滿足負載電壓的漣波要求。電源完整性分析可以評估電源分配網路（PDN）的壓降和電源噪聲，來幫助您優化整個電源層，以確保產品正常運行。
WHAT Benefits of Power Integrity (PI) Simulation?
- 隨著電源供應電壓持續降低，以及電晶體數量遵循摩爾定律持續增長，電源分配網絡（PDN）設計已經成為任何電子產品必須考量的重要因素。不良的PDN設計會導致產品中出現過大的壓降和電源雜訊。通過電源完整性（PI）模擬來預測PDN性能以確保電子產品電源正常運作並滿足電池壽命，其為重要。
WHEN Do You Need Power Integrity (PI) Analysis?
- 當產品設計中如果有大電流需求的元件或快速開關切換頻率的高速處理器時，電源完整性分析（PI）在產品的成功與否中扮演著重要角色。電源完整性模擬主要分為在交流分析（AC）或直流分析（DC)來進行。
我們的模擬測試服務項目以及經驗分享 :
台灣已成為世界AI科技的中心， 許多科技巨擘陸續規劃在台設立大型資料中心，發展榮景可期，但對於全台供電用電總量，無疑是個重要議題。 資料中心的電力損耗有很大一部分來自於其內部的電源管理系統，包括PDN設計，如果PDN設計得不夠完善或有缺陷，這些損耗會累積成大量的功率浪費，特別是在大型資料中心中，這些功耗可能會對整體運營成本和能源消耗造成重大影響，嚴重的情況下，亦有可能造成系統過熱毀損而引起公共安全的隱憂。 此外，資料中心內部設備的功率密度越高﹑PDN設計的挑戰就越大，控制阻抗和減少電源層的損耗是降低功耗的關鍵，且功耗的增加也會導致更多熱量產生，需要更複雜的散熱解決方案，這些冷卻設備也會增加資料中心的總用電量，因此研發過程中預先透過專業的模擬工具來優化PDN設計已為許多客戶的必備階段
PI-DC分析（也稱為IR-drop分析）是計算電源分佈網路中的壓降(IR drop)、電流密度(current density)和功率損耗密度。
PI-DC分析（也稱為IR-drop分析）是計算電源分佈網路中的壓降(IR drop)、電流密度(current density)和功率損耗密度。 透過這種分析方式可以確認 IC、連接器引腳或穿層過孔(stitching via)在直流工作條件下消耗了多少電流。 如果電源層的壓降過大，在IC抽載處的電壓可能會低於系統允許的最低電壓，導致元件工作異常。
- 壓降（找到熱點位置）
- 電流密度（找到有過大電流的電源鋪銅區和穿層過孔）
- 直流電阻（觀測電源平面特定位置的電阻）
- 功率損耗（觀測電源層和地層的功耗損失）
- 溫度相依選項（可考慮電熱協同分析）
PI-AC分析（也稱為去耦電容優化分析）PI-AC分析是計算特定頻率範圍內 從IC 電源平面上觀測到的阻抗(self-impedance)。
此分析方式可以確認 PDN 是否遵循從 VRM 到 IC 抽載引腳的低阻抗路徑。 過高的AC阻抗會產生巨大的電源雜訊， 當CPU核心在輸入和輸出的切換工作狀態時，電源雜訊會經由系統PDN傳遞至電源平面上，導致IC無法如常運作。
- PDN阻抗（觀測電源層的雜訊漣波大小）
- 去耦電容優化（找出性價比高的電容組合）
- PDN轉移阻抗（觀測兩個電源平面間有多少電源雜訊互相耦合）
- 電源平面諧振分析（找出潛在高場強的諧振點位置）
- 電容環路電感（判斷去偶電容是否有效放置在正確位置上）
Simulation Tools
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