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如果你是一位剛接觸電磁領域不久的學生，或多或少都會在相關書籍及資料看到SI分析；如果你是一位數位/類比晶片電路設計的工程師，在工作上勢必會時常跟封裝或是系統部門SI team有co-work的機會；如果你是一位專注在Package substrate design、PCB design、System interconnect design的工程師，那我想對於SI是再熟悉不過。
早期的SI work並不像現在這麼受關注，因為早期的產品例如DDR/DDR2/USB2等等，訊號傳遞速率為Mbps等級，波形傳遞尚未看到太多的問題；現今的產品因為使用上的需求皆已提升至Gbps(DDR4為3.2G、PCIE Gen3為5G、USB Gen3.1為10G)。高速訊號對於訊號反射、訊號傳遞的損失以及耦合干擾的忍受度很小。因此SI的模擬分析需求是與日俱增，各大公司紛紛建立起自己的SI team，甚至帶給一些專門跑模擬並協助進行分析的小型公司探出頭的機會！
那究竟什麼是SI？囊括的範圍有哪些呢？
訊號完整性(Signal Integrity, SI)
Signal integrity又稱訊號完整性，是一種對於訊號傳遞質量的分析領域，講白一點即是要在互連線路中保持訊號的完整傳遞，使晶片工作順利不受影響。
圖(一)
上圖(一)表示訊號在經過channel的前後特性。當然，如果能有這情況是再好不過，只是如果每個產品都能這樣順利，那筆者就要失業了…實際上則為圖(二)顯示，由於線路損耗、訊號反射、自然雜訊等等皆會影響訊號的傳遞品質造成晶片工作不正常。這部份用學理、數據進行分析進而評判channel優異，即為訊號完整性SI最大的核心精神。
圖(二)
SI包括了什麼？
此圖為一個Layout佈局Tapeout的簡易流程。在Layout完成後，經過SI的模擬確認Pass/Fail，Pass則Design done，Fail則重新改過Layout並重新模擬驗證。
那SI可以從那些數據判斷好與壞呢？
最快速的方式為萃取Layout的頻率響應！也就是S參數！
從S參數可以快速檢驗三大特性：
1.反射(Reflection)
2.損耗(Loss)
3.耦合(Crosstalk)
至於最直接的判斷方式則必須從時域上來分析。最著名的工具就是眼圖(Eye diagram)了。
3 comments
PCIE GEN2 =5G
USB 3.1 GEN2 =10G
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