La plupart des liaisons série à haut débit ne sont pas vérifiées après le routage, car le processus prend du temps, exige des compétences élevées et les spécialistes en intégrité du signal sont rares. Par conséquent, la plupart des canaux série sont routés selon des règles, vérifiés par inspection manuelle et déclarés bons pour la fabrication sans avoir subi d’analyse approfondie. Or, cette absence de vérification peut être à l’origine de débogages de prototype longs (et éprouvants), de modifications de carte et de retards.
Ce qu’il faut, c’est un processus automatisé de vérification post-routage qui analyse tous les canaux d’une conception pour s’assurer qu’ils sont conformes jusque dans les moindres détails à une norme de protocole SerDes. Une telle solution permet aux concepteurs de détecter les problèmes dès le début du routage, quand il est plus facile de les corriger, et de lancer la fabrication en toute confiance en étant sûrs que tous les canaux série ont été vérifiés.
Le problème : des simulations post-routage et des débogages de prototypes très longs
Si la vérification post-routage des liaisons série est si importante, pourquoi tant de conceptions de circuits imprimés (CI) sont-elles envoyées au service de prototypage sans avoir été vérifiées complètement ? Le problème découle en partie de la prédominance des liaisons série dans les produits modernes. Aujourd’hui, tous en contiennent une grande quantité : ordinateurs, téléphones, montres connectées, voitures, etc. Il existe un grand nombre de conceptions et beaucoup de liaisons à vérifier. Cela nous amène au deuxième problème, plus important encore : les spécialistes en intégrité du signal ne sont tout simplement pas assez nombreux pour absorber une telle charge de travail. Ces spécialistes sont souvent comme des artistes : chacun a son propre style et aborde la tâche de manière légèrement différente. Leur façon de procéder repose en grande partie sur des connaissances et une expérience approfondies, et ce savoir-faire leur est propre. Il n’existe pas vraiment de procédure standard d’analyse de l’intégrité du signal : les flux de travail ne sont pas normalisés et on ne donc peut pas les adapter à l’échelle. Il en va de ce type d’analyse comme de toute autre activité nécessitant une main-d’œuvre hautement qualifiée et rare : il y a trop de travail et trop peu de personnes capables de l’effectuer.
Par conséquent, les entreprises doivent décider quelles parties de quelles conceptions méritent le temps et l’attention d’un spécialiste. Ces projets bénéficieront de son assistance, les autres devront s’en passer ou attendre qu’un spécialiste soit disponible. Même pour un seul circuit imprimé, cela peut créer des goulets d’étranglement coûteux. Et les entreprises ne peuvent pas se permettre les retards qui en résultent. Mais elles ne peuvent pas non plus se permettre de laisser des erreurs diverses non détectées se glisser dans les prototypes, car, à ce stade, la détection, l’isolation et le débogage des problèmes d’intégrité du signal prennent plus de temps, coûtent plus cher et sont notoirement difficiles. Alors, que faire ?
Jusqu’à maintenant, les équipes de conception de CI devaient généralement employer l’une des quatre méthodes suivantes pour analyser leurs conceptions après l’étape du routage :
- Envoyer la carte en fabrication et espérer que tout se passera bien. En théorie, si les directives du fabricant ont été suivies, la conception devrait fonctionner. Cependant, comment être sûr que toutes les directives de conception ont bien été suivies ?
- Inspecter visuellement le circuit pour s’assurer que les directives et les meilleures pratiques ont été respectées. Cette méthode est certainement meilleure que la première, mais l’inspection visuelle est longue et fastidieuse, ce qui la rend très sujette aux erreurs. Il est possible de détecter les erreurs de conception de cette manière, mais la méthode est aléatoire.
- Soumettre en interne la conception à un spécialiste en intégrité du signal pour analyse. Pour cela, deux conditions doivent être remplies : (a) l’entreprise doit disposer d’un tel spécialiste en interne et (b) celui-ci doit disposer du temps et des outils nécessaires. Comme il y a trop de conceptions et trop peu de ces spécialistes, ce n’est généralement pas le cas. Cependant, si un spécialiste est disponible et que son analyse révèle des problèmes qui doivent être corrigés, la conception mise à jour se retrouve à la fin de la file d’attente, ce qui entraîne des retards supplémentaires.
- Envoyer la conception à un consultant en intégrité du signal externe. C’est un moyen de contourner une file d’attente d’analyse interne ou d’effectuer une analyse en l’absence de spécialiste interne. Le travail sera sans doute effectué plus rapidement, mais toute modification de la conception coûtera du temps et de l’argent, car les consultants n’effectueront pas gratuitement la deuxième série de simulations.
Aucune de ces méthodes n’est particulièrement intéressante. Elles impliquent soit de prendre trop de risques en faisant fabriquer la conception plus tôt, soit d’encourir de longs délais en faisant procéder à une analyse détaillée de l’intégrité du signal. Ce qu’il faut, c’est un moyen rapide et fiable de valider les conceptions après le routage, sans devoir attendre l’intervention d’un spécialiste interne ou d’un consultant externe.
La solution : la vérification automatisée post-routage
La validation des liaisons série avant l’envoi d’une conception en fabrication comporte trois étapes essentielles :
- Modélisation électromagnétique
- Analyse
- Traitement des résultats
Composées de plusieurs opérations et nécessitant des spécialistes en intégrité du signal, ces trois étapes ont toujours été essentiellement manuelles. Si on les combine sous la forme du diagramme de processus d’un flux traditionnel, on obtient un diagramme similaire à celui de la figure 1.
Figure 1 : Diagramme de processus d’un flux traditionnel d’analyse de la conformité.
Les flèches rouges indiquent les parties du flux où l’exactitude des données doit être vérifiée et les parties du processus qui doivent être répétées si des ajustements sont nécessaires. Rappelons-le, ce diagramme montre un flux d’analyse de conformité utilisant une méthodologie traditionnelle. Un flux IBIS-AMI comporterait moins d’éléments, mais l’étape de simulation elle-même serait plus complexe.
La solution HyperLynx de Siemens DISW permet de valider la conformité au protocole de toutes les liaisons série d’une conception avant d’envoyer la carte en fabrication, sans passer par un processus long et nécessitant une main-d’œuvre hautement qualifiée.
HyperLynx peut automatiser l’ensemble du processus de vérification post-routage car elle fournit tous les outils d’EDA nécessaires, intégrés dans un flux de travail unique et automatisé. Ce flux comprend l’identification automatisée des zones critiques devant être modélisées avec un solveur pleine onde, l’assemblage du modèle de canal complet à partir des différents éléments une fois que tout a été résolu, l’analyse de conformité des modèles de canaux résultants (analyse), et le formatage des résultats pour montrer les canaux qui ont été validés et ceux qui ne l’ont pas été, valeurs chiffrées à l’appui (traitement des résultats). Le processus permettant la vérification post-routage de la conformité d’un canal série à un protocole avec HyperLynx est illustré à la figure 2.
Figure 2 : Processus permettant la vérification post-routage de la conformité d’un canal série à un protocole avec HyperLynx.
Ce processus automatisé permet de modéliser et analyser tous les canaux d’un grand système. La modélisation électromagnétique peut être accélérée en exécutant plusieurs solveurs en parallèle ; les utilisateurs peuvent ainsi, en fonction de leurs besoins, déterminer le meilleur compromis entre temps d’exécution et ressources nécessaires. Plus important encore, HyperLynx vous dit exactement ce que vous voulez savoir : les canaux qui sont validés et ceux qui ne le sont pas, valeurs chiffrées à l’appui – le tout dans un rapport détaillé incluant des graphiques fréquence-temps et des diagrammes de l’œil.
Tout ce que vous devez savoir est regroupé en un seul endroit, organisé, et présenté avec des références croisées. Cela signifie que vous pouvez analyser tous les canaux de votre conception pour vérifier leur conformité au protocole, automatiquement et en seulement quelques heures. Il devient ainsi simple et rapide d’analyser vos canaux pour détecter les problèmes pendant l’étape de routage. Vous n’avez donc pas besoin d’attendre que le routage soit terminé, un stade auquel les reprises de conception sont plus coûteuses.
Figure 3 : Les rapports détaillés d’HyperLynx regroupent tout ce que vous devez savoir en un seul endroit, de manière organisée et en incluant des références croisées.
Pour une explication plus détaillée des raisons pour lesquelles l’analyse post-routage complète est considérée comme trop longue et trop coûteuse et de la manière dont le flux d’analyse de conformité automatisé utilisant HyperLynx surmonte les limites des méthodes traditionnelles d’analyse post-routage, téléchargez le livre blanc Automated Compliance Analysis of Serial Links Reduces Schedule Risk . Ce document explique comment les concepteurs peuvent vérifier toutes les liaisons série de leurs conceptions en une nuit, en améliorant leurs performances et en réduisant le risque de retards, et comment HyperLynx peut vous aider à créer aujourd’hui les conceptions à haut débit de demain.
Auteur : Todd Westerhoff, Siemens EDA
Todd Westerhoff est responsable du marketing des produits de conception de systèmes à haut débit au sein de la division Electronic Board Systems de Siemens EDA. Il a plus de 43 ans d’expérience dans la modélisation et la simulation de systèmes électroniques, dont 26 dans le domaine de l’intégrité du signal. Il a joué un grand rôle dans la création de la norme de modélisation IBIS-AMI. Avant de rejoindre Siemens EDA, il a occupé des postes techniques et de direction chez SiSoft, Cisco et Cadence. Il a également travaillé comme consultant indépendant en intégrité du signal, développant des méthodologies d’analyse pour les principaux fabricants de systèmes et de circuits intégrés. Il est titulaire d’un Bachelor of Electrical and Electronics Engineering du Stevens Institute of Technology de Hoboken (New Jersey).
