Влияние задержки и длины выводов микросхемы и ПО на расчет общей длины/задержки проводников
Богдан Филипов
Product Manager по решениям PADS в компании НАНОСОФТ.
22 января 2019
Система настройки и ввода ограничений (Constraint manager) в PADS Professional/Xpedition предоставляет пользователям полный контроль над всеми параметрами, которые влияют на целостность высокоскоростных сигналов. Сегодня мы разберем как можно включить в расчет общей длины проводника влияние длины и задержки (Pin Package Length and Delays) выводов микросхемы, а также влияние фактора переходных отверстий (ПО).

В данной статье я попытаюсь ответить на следующий вопросы:

  • Фактор длины ПО
  • Можно ли одновременно вводить ограничения по длине и задержке для выводов в Constraint Manager?
  • Каково влияние задержек и длин для выводов на вкладке «Part» в CES?
  • Как работает инструмент «Tuning meter» при использовании параметров длины выводов и фактора длины ПО?
  • Влияние задержки в ПО на расчет общей задержки сигнала
Настройка задержки выводов в Constraint Manager
В PADS Professional/Xpedition версии VX2.2 и выше появилась возможность одновременного импорта файла с задержками и длинами выводов прямо в систему ввода ограничений.
Для того, чтобы выполнить импорт откройте CES, перейдите в меню File > Import > Package Delays и выберите ваш файл с задержками:
Формат файлов PinPkgDelays/PinPkgLengths (*.txt/.*ppd/*.ppl) следующий:
Где unit — формат величины (от регистра не зависит):
  1. для задержки — секунды(s), миллисекунды (ms), микросекунды (us), наносекунды (ns) и пикосекунды (ps)
  2. для длины — тысячные дюйма (th), микроны (um), миллиметры (mm), дюймы (in)

part_name — ключевое слово, уникально идентифицирующее вашу микросхему
pin_number, value — здесь указывается номер вывода и соответствующее ему значение длины/задержки
Важно: инструмент импорта не поддерживает формат запятых, даже если у вас в CES они определены как разделители разрядов.

Небольшой пример файла PinPkgDelays.txt:
Автоматический расчет значений задержек
Если у вас имеется информация только о длине выводов микросхемы, то вы можете использовать CES для автоматического расчета значения задержки выводов, на основе задержки распространения сигнала, определенной в настройках CES (Setup > Settings):
После того, как вы задали значения длины выводов, щелкните правой кнопкой мыши в ячейке соответствующей задержке контакта и выберите Calculate Delay и система автоматически рассчитает значение:
Ниже будут приведены примеры для различных случаев использования Via Lengths, Via Delay и Pin Package Lengths.
Пример №1
В данном примере не используются параметры Via или Pin Package Length:
Добавление длины 100th к каждому выводу компонента U1 дает следующие значения:
Tuning Meter теперь отображает значения длины проводника, с учетом добавленных 100th к каждому выводу компонента:
Пример №2
Теперь переходим в меню Setup >Setup Parameters и на вкладке Via Defenitions задаем значение Via Length Factor равное 1.
Примечание: значение длины ПО рассчитывается на основе вашего стэка платы. Также Обратите внимание, что для расчета длины ПО толщина меди начального и конечного слоев НЕ учитывается. На рисунке ниже показано как происходит расчет длины ПО сигнала, переходящего со слоя 1 на слой 3 и со слоя 3 на слой 8:.
Фактическая длина проводника в менеджере ограничений изменится, как только мы зададим коэффициент длины ПО:
Теперь длина проводника, отображаемая в Tuning Meter, включает в себя коэффициент длины ПО и длину выводов:
Пример №3
На этом этапе мы добавим задержку Pin Package Delay 0,02 нс:

Давайте для наглядности посмотрим значения задержки, рассчитанное для проводника в режиме TOF, при условии, что Pin Package Delay установлен в значение 0:
Теперь зададим для Pin Package Delay значение в 0.02 нс:
Задержка в менеджере ограничений для данного сигнала изменилась на 0.02 и мы в этом можем убедиться:
Пример №4
Теперь давайте рассмотрим случай, когда одновременно установлены Pin Package Delay и Pin Package Length а также Via Delay и Via Length Factor и как это повлияет на расчет общей длины/задержки проводника.

На рисунке ниже показана задержка распространения сигнала в проводнике при нулевых значениях Pin Package Delay и Via Delay в инструменте Tuning Meter:
Следующим шагом устанавливаем Pin Package Delay в 0.02 нс и смотрим изменения:
Теперь, если мы зададим еще значение в поле Pin Package Length или Via Lenght Factor, то значение задержки никак не изменится, так как мы работаем в режиме TOF.
Но если мы установим Pin Package Delay и Via Delay в значение 0.02 нс, то мы получим следующий результат:
В редакторе ограничений задержка распространения сигнала по проводнику, с установленными параметрами Pin Package Delay и Via Delay со значением 0.02 нс будет выглядеть следующим образом:
Via Delay и Via Length Factor можно настроить через меню Setup > Setup Parameters на вкладке Via Defenitions:
Заключение
Система ввода ограничений PADS Professional/Xpedition позволяет задавать одновременно и длину выводов и значения задержки, НО если у вас в CES задан вариант расчета по времени распространения сигнала (TOF), то система будет использовать значения из ячейки Pin Package Delay, а если вариант расчета по длине (Length) — система будет брать значения из ячейки Pin Package Lengths.

Тоже самое касается и влияние ПО. Если тип задержки, определенный в менеджере ограничений задан как Length, то будет использоваться коэффициент длины (Via Length Factor) ПО, в случае TOF будет использоваться значение Via Delay.

Надеюсь, что вышло не слишком громоздко и запутанно.
Все непонятные моменты готов обсуждать в комментариях.
Филипов Богдан @PBO, Product-manager по решениям PADS