SI Analyzer by Keysight

점점 더 많은 현대 전자 장치들이 고속 PCB 설계를 통합하고, 기술이 발전함에 따라 신호 속도가 증가합니다(DDR6에서 17 GHz, QSFP++에서 400 Gbps 등). 고속 설계에서 신호 무결성(SI)을 보장하는 것은 중요한 단계입니다. 인터페이스 개발자의 요구 사항을 충족하지 못하면 설계 단계, 제조 및 성능에서 문제가 발생할 가능성이 매우 높습니다.

Altium Designer 환경에서 신호 무결성 분석을 수행하기 위해, Keysight의 SI Analyzer 솔루션이 제공됩니다. 소프트웨어 Extension으로 제공되는 Keysight의 SI Analyzer는 Altium Designer와 직접 통합되어 다음과 같은 가장 중요한 고속 설계 매개변수를 다루는 다양한 SI 사후 레이아웃 검사를 수행할 수 있습니다:

• 임피던스 (Impedance)

• Delay (Delay)

• Insertion Losses 삽입 손실 (IL)

• Return Losses 리턴 손실 (RL)

Keysight의 SI Analyzer 설치하기

Altium Designer에서 Keysight의 SI Analyzer를 사용하여 신호 분석을 수행하기 위한 설정은 두 단계로 이루어집니다:

• Keysight의 SI Analyzer Extension 설치.

• 유효한 Keysight의 SI Analyzer 라이선스 추가.

Keysight의 SI Analyzer Extension 설치하기

Altium Designer에서 Keysight의 SI Analyzer 기능에 접근하려면, Keysight의 SI Analyzer Extension이 설치되어 있어야 합니다. Extension은 Purchased 탭의 Extension and Update 페이지에 위치해 있으며, 디자인 공간의 오른쪽 상단에 있는 현재 사용자 컨트롤의 메뉴에서 Extension and Update 명령을 선택하여 접근할 수 있습니다. Extension 아이콘 위로 Cursor를 올리고 나타나는 다운로드 아이콘을 클릭하여 설치하세요().

Extension을 다운로드하고 설치하려고 클릭하면, 최종 사용자 라이선스 계약이 열립니다. 동의를 클릭하면 EULA 조건에 동의하는 것이며, 설치가 계속됩니다. 닫기를 클릭하면 EULA 조건에 동의하지 않는 것이며, 설치 과정이 중단됩니다.

Extension을 설치한 후 Altium Designer를 재시작하세요.

설치 Extension and Update에 대해 더 알아보려면 설치 Extension and Update 페이지를 참조하세요.

Keysight의 SI Analyzer 라이선스

Keysight의 SI Analyzer를 사용하려면 라이선스가 필요합니다. Keysight의 SI Analyzer Extension을 설치한 후, 디자인 공간의 오른쪽 상단에 있는 현재 사용자 컨트롤을 클릭하고 메뉴에서 라이선스 명령을 선택하여 Altium Designer 내에서 라이선스 관리 뷰에 접근하세요. Keysight 신호 분석기 라이선스 항목을 찾아 라이선스 사용 버튼을 클릭하여 해당 라이선스를 활성화하세요.

라이선스 관리 페이지를 참조하여 더 알아보세요.

Keysight의 SI Analyzer 시작하기

신호 무결성 분석을 시작하려면, 프로젝트의 PCB 문서를 열고 메인 메뉴에서 Tools » Keysight의 SI Analyzer를 선택하세요.

분석 준비

분석할 네트 추가

Keysight의 SI Analyzer를 실행한 후, PCB 데이터는 ODB++ 형식으로 솔버에 가져옵니다. 이 단계에서 분석할 네트 목록을 정의하고 그에 대한 사양을 할당할 수 있습니다. 이를 위해 Keysight의 SI Analyzer 문서 상단에 있는Manage Nets 버튼을 클릭하거나 메인 메뉴에서 Edit »Manage Nets 명령을 사용하십시오(또는 문서에 네트가 없는 경우, 문서 중앙에도 Manage Nets 버튼이 사용 가능합니다). Manage Nets 대화 상자가 열리며, PCB의 네트, 차동 쌍 및 xSignal 클래스 목록을 제시합니다.

필요한 각 클래스에 대해 체크 박스를 활성화하십시오(또는 모든 클래스를 선택하기 위해 그리드 헤더의 체크 박스를 사용하십시오). 선택한 클래스에 대한 제약을 정의할 필요한 사양을 선택하기 위해 Specification 열의 셀을 클릭하여 팝업을 표시하십시오(나중에 필요한 경우 재정의할 수 있습니다 - 더 알아보기). 내장된 사양이나 사용자 정의 Specification(팝업의 Specification 탭)을 선택하거나, 클래스에 대해 필요한 제약 값들을 수동으로 정의할 수 있습니다(팝업의 사용자 정의 제약 탭).  

내장된 사양이나 사용자 정의 사양을 관리하는 방법에 대해 자세히 알아보려면 Specification 관리 섹션을 참조하십시오.

또한, 대화 상자 하단의 All Nets 목록을 Extension하여 설계의 개별 네트에 사양을 선택하고 할당할 수 있습니다.

대화 상자에서 확인을 클릭하면, 선택된 클래스가 Keysight의 SI Analyzer 문서에 표시됩니다. All Nets 영역의Manage Nets 대화 상자에서 네트가 선택된 경우, All Nets 클래스 항목에 표시됩니다. 클래스 항목을 Extension하여 그 네트/xSignals을 확인하십시오.

네트/xSignal이나 차동 쌍의 항목을 Extension하여 Transmission Line 영역에서 구성 요소(패드, 트랙, 호 및 비아)를 확인하십시오. 객체 타일 위로 Cursor를 올리고 아이콘을 클릭하여 PCB에서 이 객체로 크로스 프로빙하십시오.

문서에서 클래스나 개별적으로 추가된 네트를 제거하려면, 해당 항목의 오른쪽에 있는 버튼을 클릭하십시오.

Specification 관리

Keysight의 SI Analyzer 문서 상단에 있는 Manage Specification  버튼을 클릭하여 접근할 수 있는 Specification 관리 대화 상자를 통해 내장된 사양과 사용자 정의 사양을 관리할 수 있습니다. 그런 다음 이전 섹션에서 설명한 대로 클래스나 네트에 사양을 할당하여 빠르게 제약을 정의할 수 있습니다.

• 대화 상자의 왼쪽에는 현재 정의된 Specification 목록이 표시됩니다. 각 사양은 이름과 하나 이상의 제약 유형을 정의하는 항목으로 나열됩니다.

  Specification 목록 상단의 Search 필드를 사용하여 필요한 사양을 찾으십시오. 검색 문자열을 입력하면 목록이 필터링되어 관련 이름의 Specification만 표시됩니다.

• 목록에서 사양을 선택하면 그 세부 정보(이름, 내장된 Specification인지 사용자 정의 Specification인지, 그리고 제약)가 대화 상자의 오른쪽에 표시됩니다.

• 새로운 사양을 생성하려면, Specification 목록의 왼쪽 하단에 있는 새로 추가 버튼을 클릭하세요. 대화 상자의 오른쪽에는 사양을 정의할 컨트롤이 표시됩니다:

  • Specification 이름 필드를 사용하여 새 제약 조건의 이름을 정의하세요.

  • 체크박스를 사용하여 이 사양이 정의할 제약 조건 유형을 선택하세요: 임피던스, Delay, 삽입 손실(IL), 및/또는 반환 손실(RL).

  • 활성화된 제약 조건 유형에 대해 그들의 제약 값을 정의하세요. 임피던스 및 Delay 유형의 제약 조건의 경우, 제공된 텍스트 필드를 사용하세요. 삽입 손실(IL) 및 반환 손실(RL) 유형의 제약 조건의 경우, 필요한 주파수 범위에서 제한되고 허용된 손실 값의 영역을 형성하기 위해 경계를 추가, 편집 및 제거할 수 있습니다.

    

  • 필요한 대로 사양이 정의되면, 대화 상자의 오른쪽 상단에 있는 저장 버튼을 클릭하여 생성하거나, 취소를 클릭하여 생성하지 않고 종료하세요.

    이미 사용 중인 이름으로 새 사양을 생성하거나 활성화된 제약 조건에서 유효하지 않은 제약 값을 가진 경우에는 새 사양을 생성할 수 없습니다.

   

• 기존 Specification(사용자 정의 또는 내장)을 복제하여 새 사양을 생성할 수도 있습니다. 목록에서 복제할 사양을 선택한 다음, Specification 목록의 왼쪽 하단에 있는 복제 버튼을 클릭하세요. 원래 Specification과 동일한 제약 조건을 가진 <OriginalSpecificationName>(복사)라는 이름의 새 사양이 생성되어 대화 상자의 오른쪽에서 편집할 준비가 됩니다. 필요한 변경을 하고 상단에 있는 저장 버튼을 클릭하여 사양을 생성하거나 취소를 클릭하여 생성하지 않고 종료하세요.

• 사용자 정의 사양을 편집하려면, 사양이 목록에서 선택되었을 때 대화 상자의 오른쪽에 있는 버튼을 클릭하세요. 필요한 변경을 하고 상단에 있는 저장 버튼을 클릭하여 변경 사항을 저장하거나 취소를 클릭하여 변경 사항을 적용하지 않고 종료하세요.

• Specification(사용자 정의 또는 내장)을 제거하려면, 사양이 목록에서 선택되었을 때 대화 상자의 오른쪽에 있는 버튼을 클릭하세요.

• 제거된 내장 사양은 Specification 목록에서 마우스 오른쪽 버튼을 클릭하고 내장 Specification 복원 명령을 선택하여 복원할 수 있습니다. 사용자 정의 사양은 이 명령에 영향을 받지 않습니다.

제약 조건 정의

각 네트워크는 지정된 제약 조건에 대해 충분한지 분석됩니다. 부모 클래스에 대한 사양이 선택된 경우, 이 Specification에 의해 제약 조건이 정의됩니다.

넷/xSignal 또는 차동 쌍의 현재 제약 조건을 탐색하려면, 해당 항목이 Extension될 때 제약 조건 탭을 선택하세요.

팝업이 나타나면 제약 값을 편집하려면 제약 값을 클릭하세요.

제약 값이 수동으로 변경된 경우, 해당 항목에 Custom Constaint are used (사용자 정의 제약 조건이 사용됩니다) 경고 메시지가 표시됩니다.

분석 실행

구성이 완료되면, 모든 추가된 넷, 특정 클래스 또는 특정 넷에 대한 분석을 실행할 수 있습니다. Keysight 문서의 SI 분석기 오른쪽 상단에 있는 Analyze All 버튼을 클릭하여 모든 넷을 분석하거나, 특정 클래스 또는 넷의 항목에 대한 분석 버튼을 클릭하여 해당 클래스/넷만 분석하세요.

결과 탐색

분석이 완료되면, 그 결과는 Keysight 문서의 SI 분석기에 표시됩니다. 문서의 오른쪽 상단에 분석됨 메시지가 표시됩니다. 모든 분석된 넷이 제약 조건을 충족하면, 메시지 옆에 모두 통과 텍스트가 표시됩니다. 그렇지 않으면, 실패 텍스트가 표시되며, 제약 조건을 충족하지 않는 넷의 수가 표시됩니다.

클래스의 모든 넷이 분석을 통과하면, 해당 항목에 성공 텍스트가 표시됩니다. 그렇지 않으면, 실패 텍스트가 표시됩니다.

클래스 항목을 Extension하여 해당 클래스의 각 분석된 넷에 대한 계산된 값(임피던스, Delay, 삽입 손실, 반환 손실)을 확인하세요. 제약 조건을 충족하는 값은 녹색으로 표시되며; 제약 조건을 충족하지 않는 값은 빨간색으로 표시됩니다.

넷 항목을 Extension하여 이 넷에 대한 계산된 값을 결과 탭에서 확인하세요. 또한, 제약 조건을 충족하지 않는 넷 객체의 타일은 Transmission Line 영역에서 빨간색 테두리가 있으며, 실패한 값은 빨간색으로 표시됩니다.

PCB 내의 클래스 또는 넷/xSignal/차동 쌍의 분석 결과를 보려면, 관련된 Show on PCB 버튼을 클릭하세요.

Keysight 패널의 SI 분석기

PCB 편집기에서, 분석 과정과 결과는 Keysight의 SI 분석기 패널을 통해 제어됩니다. 신호 무결성 분석이 수행된 후에는(패널 버튼을 통해) 사용 가능한 패널 목록에 패널이 추가되며 Show on PCB 버튼이 클릭되었을 때입니다.

시뮬레이션된 신호

• Simulated Signal (시뮬레이션된 신호)– 디자인 공간에서 Heatmap으로 표시하고자 하는 클래스 또는 넷/xSignal/차동 쌍을 선택하는 데 사용하세요.

• Only nets with violations (Violations 사항이 있는 넷만) – 이 옵션이 켜져 있을 때는 현재 Violations 사항이 있는 엔티티만 드롭다운에서 사용할 수 있습니다. 모든 분석된 엔티티를 나열하려면 이 옵션을 해제하세요.

• Show Heatmap (Heatmap 표시) – 이 옵션이 켜져 있으면, Simulated Signal 드롭다운에서 현재 선택된 엔티티에 대한 디자인 공간에 Heatmap이 표시됩니다.

이 컨트롤 아래에는 일반 및 Heatmap의 두 탭이 있습니다. 이 탭들의 옵션은 Simulated Signal 드롭다운에서 현재 선택된 엔티티에 적용됩니다.

Heatmap

Keysight의 SI 분석기 패널의 Heatmap 탭은 어떤 데이터가 임피던스나 Delay으로 Heatmap으로 표시될지, 그리고 임피던스/Delay에 색상이 어떻게 적용될지를 제어하는 데 사용됩니다. 이 Heatmap 설정 컨트롤은 Heatmap 표시 옵션이 활성화될 때만 사용할 수 있습니다.

임피던스 및 Delay 버튼을 사용하여 두 모드 사이를 전환합니다. 전체 네트워크는 다음과 같이 임피던스/Delay을 네트워크의 모든 위치에서 반영하여 색상으로 표시됩니다:

• 임피던스의 경우, 임피던스가 Z0 목표에 가까울수록 색상이 더 초록색이 되고, Z0 목표에서 멀어질수록 색상이 더 빨간색이 됩니다. 최소값 이하 및 최대값 이상의 계산된 값은 빨간색으로 표시됩니다.
• Delay의 경우, Delay이 클수록 색상이 더 뜨겁게(빨간색으로) 되고, Delay이 작을수록 색상이 더 차갑게 됩니다. 최소값 이하의 계산된 값은 파란색으로, 최대값 이상의 값은 빨간색으로 표시됩니다.

색상 스케일은 색상이 어떻게 적용되는지를 반영합니다. 최소 및 최대 값은 슬라이더를 클릭하여 드래그하거나 아래 필드에 새 값을 입력하여 조정할 수 있습니다. 스케일은 PCB 아래 디자인 공간에 색상 막대로도 표시됩니다.

결과에 초점을 맞춘 색상 옵션을 활성화하여 Simulated Signal 드롭다운에서 현재 선택된 엔티티를 강조 표시하고 PCB의 다른 객체를 필터링합니다.

임피던스 계산을 위해 표시된 Heatmap의 예.

Delay 계산을 위해 표시된 Heatmap의 예.

Violations 감지

Simulated Signal 드롭다운에서 현재 선택된 엔티티에 대한 제약 Violations을 분석이 감지하면, 이들은 Keysight의 SI 분석기 패널의 Violations 영역에 나열됩니다.

• 영역 상단의 버튼을 사용하여 목록에 표시될 Violations 유형을 정의합니다.
• 영역 하단의 분석 버튼을 사용하여 SI 분석을 다시 실행합니다. 이는 PCB 편집기에서 변경 사항이 적용된 후 엔티티가 제약을 충족하는지 빠르게 확인할 수 있도록 하며, Keysight의 SI 분석기 문서로 돌아가지 않고도 사용할 수 있습니다.

Probe

Keysight의 SI 분석기 패널의 Probe 영역은 PCB에 직접 측정 Probe를 배치하는 데 사용됩니다. Probe는 임피던스나 Delay을 측정할 수 있으며, 측정 유형은 보드의 현재 Heatmap 모드에 의해 결정됩니다.

Probe는 단일 Probe(Probe 위치에서 절대값을 측정) 또는 차이 Probe(두 Probe 위치 사이의 차이를 측정)일 수 있습니다. 두 유형의 Probe는 패널의 Probe 영역에서 추가 버튼을 클릭하여 배치됩니다. 단일 Probe를 배치하려면 필요한 위치에서 클릭한 다음 마우스 오른쪽 버튼을 클릭하거나 Esc를 누릅니다. 차이 Probe를 배치하려면 첫 번째 Probe 위치를 정의하기 위해 한 번 클릭한 다음 두 번째 Probe 위치를 정의하기 위해 두 번째로 클릭합니다. Probe가 정의되면 측정 결과가 패널에 표시됩니다.

단일 Probe의 예

차이 Probe의 예

패널에서 Probe 항목을 클릭하면 PCB에서 해당 위치를 표시합니다. 패널에서 Probe 항목을 선택하고 영역 하단의  버튼을 클릭하여 Probe를 제거합니다.

보고서에 추가 버튼을 클릭하여 선택된 Probe 위치에서 PCB의 이미지를 생성합니다. 이미지는 패널의 이미지 캡처 영역에 Probe 배지로 식별되어 표시됩니다. 스크린샷 위로 Cursor를 가져가면 Probe 세부 정보가 표시됩니다.

이미지 캡처

Keysight의 SI 분석기 패널의 이미지 캡처 기능은 디자인별 스크린샷을 캡처하여 보고서에 포함시킬 수 있습니다.

보드의 특정 영역의 사진을 찍으려면 먼저 캡처에 포함하고 싶은 요소가 보이도록 보드의 뷰를 디자인 공간에서 정렬합니다. 준비가 되면 패널의 이미지 캡처 영역에서 추가 버튼을 클릭하여 스크린샷을 캡처합니다. 보드의 뷰를 계속 변경하고 더 많은 이미지를 추가할 수 있습니다.

 이미지를 삭제하려면 이미지 위로 Cursor를 가져가 버튼이 나타나면 클릭합니다.

결과 보고

전체 분석 보고서를 생성하려면 Keysight의 SI 분석기 문서 상단에 있는 전체 보고서 버튼을 클릭합니다. 전체 보고서에는 각 클래스(및 넷 클래스 외부에 개별적으로 추가된 넷에 대한 모든 넷 항목)별 섹션이 포함됩니다.

전체 보고서 내에서 넷 클래스 이름(또는 모든 넷 목록의 넷 이름)을 클릭하면 다음을 포함한 자세한 보고서를 볼 수 있습니다:

• 넷 클래스 또는 넷의 이름.
• 할당된 Specification.
• 제약 검사 요약. 실패한 검사 항목을 클릭하면 관련 문제를 수정하기 위한 권장 사항을 볼 수 있습니다.
• 보드의 레이어 스택업.
• 각 넷에 대한 제약 검사. 이 넷 항목을 Extension하여 이 넷의 각 객체에 대한 제약 검사를 볼 수 있습니다.
• 삽입 손실 차트.
• 반환 손실 차트.

자세한 보고서를 탐색할 때 Show on PCB 버튼을 클릭하여 PCB와 Keysight의 SI 분석기 패널을 열어 클래스/넷을 탐색합니다.

차트 작업하기

삽입 손실 및 반환 손실 차트는 탐색 중인 클래스의 각 넷에 대한 해당 파형을 보여줍니다. 차트에서 빨간색 영역은 제약에 의해 정의된 제한 구역을 나타냅니다.

• 삽입 손실 또는 반환 손실 차트의 오른쪽 상단에 있는 드롭다운을 사용하여 차트에 표시된 네트를 관리합니다. All Nets, 실패한 네트 또는 특정 네트를 표시할 수 있습니다.

• 차트 오른쪽에 있는 파형 이름을 클릭하여 다른 파형을 어둡게 하여 강조 표시합니다. 파형 이름을 다시 클릭하여 강조 표시를 지웁니다.

• 마우스 휠을 스크롤하여 차트에서 마우스 포인터 위치에 상대적으로 확대/축소합니다. 마우스 포인터가 차트 축 위에 있을 때, 이 축에만 상대적으로 마우스를 스크롤하여 확대/축소합니다(다른 축의 스케일은 변경되지 않습니다).

• 측정 Cursor를 사용하여 데이터 측정을 할 수 있습니다. 차트의 같은 파형이나 다른 파형에 추가할 수 있는 두 개의 Cursor가 있습니다. 차트 오른쪽에 있는 파형 이름을 마우스 오른쪽 버튼으로 클릭하고 컨텍스트 메뉴에서 Cursor A 및 Cursor B 명령을 사용하여 Cursor를 활성화/비활성화합니다. 탭을 클릭하고 드래그하여 Cursor를 이동합니다. 활성화된 Cursor에 대한 측정된 데이터는 차트 하단에 표시됩니다.

  
  같은 파형에 추가된 Cursor A와 B의 예.

보고서 내보내기

보고서 저장 버튼을 클릭하여 보고서를 HTML 형식으로 저장합니다. 이후 보고서 설정 대화 상자를 사용하여 보고서에 포함될 네트(전체 보고서에서 대화 상자에 접근할 때)와 특정 데이터를 구성합니다.

보고서 생성 버튼을 클릭한 후, 보고서는 프로젝트 폴더 내의 하위 폴더 \SiAnalyzerByKeysight_Output\HTMLReport\.sik__에 저장됩니다. 보고서의 모든 이미지는 \Images 하위 폴더에 저장됩니다.