Définition des chemins de signaux haut débit avec xSignals

Le défi

L’augmentation constante des vitesses de commutation des composants pose le défi de préserver l’intégrité du signal et de respecter ses contraintes temporelles. L’intégrité du signal peut être maîtrisée grâce au routage à impédance contrôlée, obtenu par une conception soignée de l’empilage du PCB et des largeurs de piste à utiliser sur chaque couche.

Les contraintes temporelles sont respectées en égalisant les longueurs routées des chemins de signal. Pour un ensemble de chemins de signal à deux broches, chacun reliant une broche de sortie à une seule broche d’entrée, le calcul et la comparaison des longueurs sont simples. Ce n’est toutefois pas le cas dans de nombreuses conceptions courantes, où le chemin du signal peut comporter un composant de terminaison série, ou lorsque le signal relie plus de deux broches. Le routage peut alors adopter une topologie en T équilibré ou fly-by, comme illustré ci-dessous.

Quatre puces de RAM DDR2 routées selon une topologie en T équilibré. ##

La solution

Le travail du concepteur consiste à traduire les exigences de conception, telles que la longueur maximale de routage autorisée pour respecter le budget temporel, en un ensemble de règles de conception : par exemple, une règle de longueur (Length) pour garantir le respect des contraintes temporelles et une règle d’égalisation des longueurs (Matched Lengths) pour détecter les décalages temporels potentiels.

Le concepteur considère les signaux selon leur fonction (par exemple : « Ce signal d’adresse doit être routé de ce connecteur vers chaque composant mémoire. Pour y parvenir, je vais utiliser une topologie fly-by avec une résistance de terminaison à l’extrémité. Je pourrais également avoir besoin d’une terminaison série à la source. »). Même si le signal d’adresse A0 traverse une résistance de terminaison, pour le concepteur, il reste le signal A0 de l’autre côté de cette résistance.

Mais l’éditeur de PCB considère chaque signal comme un simple ensemble de broches connectées, communément appelé net : le net A0 va de cette broche de connecteur à cette broche de composant mémoire, puis à cette autre broche de composant mémoire, et ainsi de suite. Dès qu’une résistance de terminaison série est ajoutée, cette ligne d’adresse devient deux nets distincts. Il est alors difficile pour le concepteur de définir des exigences de conception essentielles, telles que les règles de longueur (Length) et d’égalisation des longueurs (Matched Lengths).

Une fonctionnalité appelée xSignals  (ou extended Signal) permet de gérer cette situation. Elle permet de traiter correctement un chemin de signal à haute vitesse pour ce qu’il est : un chemin permettant à un signal de circuler entre une source et une destination, en passant par des composants de terminaison ainsi que par des ramifications.

Mots-clés de requête pour les xSignals

L’éditeur de PCB comprend un filtering engine puissant et sophistiqué. Ce moteur sert à identifier les objets lors de la recherche dans l’espace de conception, à appliquer des règles pendant les tâches de conception interactives et automatiques, ainsi qu’à vérifier le respect des règles. Le concepteur indique au moteur de filtrage les objets qui l’intéressent en rédigeant une requête à l’aide de mots-clés reconnus par ce moteur.

Les mots-clés de requête de type xSignal suivants ont été ajoutés pour être utilisés dans les règles de conception et les filtres de l’espace de conception :

Mots-clés de vérification d’appartenance

• InxSignal - L’objet appartient-il au xSignal spécifié, par exemple, InxSignal('DRAM_A0_PP1')
• InxSignalClass - L’objet appartient-il à la classe de xSignals spécifiée, par exemple, InxSignalClass('PCIE')
• IsxSignal - L’objet est-il un xSignal portant le nom spécifié, par exemple, IsxSignal('DRAM_A0_PP1')

Mot-clé de vérification d’attribut

InAnyxSignal - L’objet appartient-il à un xSignal quelconque, par exemple, InAnyxSignal

Terminologie relative aux nets

Dans l’éditeur de PCB, la terminologie suivante est utilisée :

• Net – ensemble de broches de composants (nœuds) connectées entre elles. La manière dont ces nœuds sont connectés est appelée topologie ; la topologie par défaut privilégie le chemin le plus court.
• From-To – sur le plan conceptuel, un From-To relie deux nœuds d’un net. Les From-Tos peuvent être créés pour suivre la topologie ou l’agencement des nœuds de ce net. Par exemple, la topologie du net peut aller de R1-1 à U1-5, puis à U3-2 et à R5-2. Ce net pourrait comporter trois From-Tos : de R1-1 à U1-5 ; de U1-5 à U3-2 ; et de U3-2 à R5-2. Si la topologie change, les From-Tos possibles changent également. Les From-Tos sont créés dans le mode From-To du panneau PCB, soit en cliquant sur le bouton Generate pour les créer selon une topologie, soit en sélectionnant deux pastilles d’un net, puis en cliquant sur le bouton Add From To.
• xSignal – ensemble de nœuds défini par l’utilisateur, généralement un sous-ensemble d’un net (de tel nœud à tel autre), ou une combinaison de deux nets comprenant un composant en série, tel qu’une résistance de terminaison.