CFD 사용자 인터페이스 (User Interface)

Autodesk CFD 사용자 인터페이스의 기본 구성은 다음과 같습니다.

그림1. CFD 사용자 인터페이스 구성 화면

1. 그래픽 창 (Graphics window)

그래픽 창에는 모델 형상이 표시되며 모형과 직접 상호 작용하기 위한 여러 가지 컨트롤이 포함되어 있습니다. 그래픽 창 내에서 도면요소를 탐색 및 선택하고 가시성을 제어할 수 있습니다.

2. 리본 (Ribbon)

시뮬레이션의 모든 단계에서 리본의 컨트롤을 사용합니다. 리본은 탭으로 구성되어 있습니다. 각 탭은 패널로 구분됩니다. 각 패널의 명령은 기능적으로 관련되어 있습니다.

1. 탭: 리본의 맨 위 조직 단계입니다. 탭의 모든 명령은 공통된 목적을 공유하며, 시뮬레이션 프로세스의 특정 단계(설정 및 결과)를 지원하거나 특정 목적(보기 및 시작하기)을 수행하는 데 도움이 됩니다.

2. 패널: 밀접하게 연관된 명령 그룹

3. 명령: 리본의 개별 명령. 명령은 버튼 및 메뉴를 비롯한 몇 가지 형태로 표시됩니다.

3. 패널 (Context Panels)

설정 및 결과 탭의 기본 작업 항목과 관련된 상황에 맞는 패널이 리본 오른쪽에 표시됩니다. 이러한 패널은 활성 작업에 따라 업데이트되며, 작업과 관련된 일반적으로 사용되는 컨트롤에 쉽게 액세스할 수 있도록 합니다. 또한 뷰 또는 시작하기 탭을 선택하면 활성 상황에 맞는 패널이 표시되므로 이러한 컨트롤에 계속 액세스할 수 있습니다.

Ex) 설정 탭에서 재료 작업이 활성화되면 재료 상황에 맞는 패널이 나타납니다.

4. 도구 막대 (Context Toolbars)

상황에 맞는 도구막대를 통해 현재 작업과 관련해서 자주 사용하는 기능에 편리하게 액세스할 수 있습니다. 상황에 맞는 도구막대를 열려면 그래픽 창에서 마우스 왼쪽 버튼을 클릭합니다

Ex) 메시 작업 도구 막대

5. 오른쪽 클릭 메뉴 (Right-Click Menus)

마우스 오른쪽 버튼 클릭 메뉴에는 현재 작업의 상황에 맞게 일반적으로 사용되는 컨트롤이 포함되어 있습니다. 이를 통해 모형에 직접적으로 집중하면서 명령에 편리하게 액세스할 수 있습니다.

Ex) 부품을 마우스 오른쪽 버튼으로 클릭(경계 조건 작업)

6. 빠른 편집 대화 상자 (Quick Edit Dialogs)

빠른 편집 대화상자는 모형 설정 및 결과 추출을 위해 매개변수 및 값을 지정하는 기본 도구입니다. 각 작업에는 작업별 설정에 대한 필드가 들어 있는 고유한 빠른 편집 대화상자가 있습니다. 이 대화상자는 Autodesk CFD의 필수 워크플로우 요소입니다.

Ex) 경계 조건 작업 빠른 편집 대화 상자

7. 응용프로그램 메뉴 (Application Menu)

응용프로그램 메뉴를 사용하여 파일을 관리하고, 기본 설정을 지정하며 최근에 저장된 설계 연구에 액세스할 수 있습니다. 응용프로그램 메뉴를 열려면 왼쪽 위 구석에 있는 큰 아이콘을 클릭합니다.

8. 신속 접근 도구 막대 (Quick Access Toolbar)

신속 접근 도구막대에는 파일 명령 및 모양 컨트롤과 같은 자주 액세스하는 여러 컨트롤이 포함되어 있습니다. 개인 기본 설정에 맞게 도구막대를 쉽게 사용자화할 수 있습니다.

1. 새로 만들기 , 2. 열기, 3. 저장, 4. 공유 파일 저장, 5. 선택 모드, 6. 비주얼 스타일, 7. 선택 리스트

9. 정보 센터 (InfoCenter)

정보센터를 통해 여러 Autodesk® 리소스에 연결하여 정보 및 소식을 얻을 수 있습니다. 정보 센터를 사용하여 다음을 수행할 수 있습니다.

• 키워드를 통해(또는 구를 입력하여) 정보 검색

• 즐겨찾기 패널을 통해 저장된 항목에 액세스

• Autodesk 계정에 로그인

• Autodesk Exchange Apps에 액세스

• 도움말 항목에 액세스

10. 설계 연구 막대 (Design Study Bar)

설계 연구 막대는 Autodesk CFD 프로세스의 모든 측면을 정의 및 관리하기 위한 완전한 대화식 트리 기반 도구입니다. 설계 연구 막대는 시뮬레이션 프로세스를 세 개의 기본 레벨인 설계 연구, 설계 및 시나리오로 구성하는 계층 구조로 연결됩니다

11. 결정 기준 (Decision Center)

결정 기준은 설계 대안을 비교하기 위한 간단하지만 강력한 환경입니다. 여기서 설계가 설계 목표를 충족하는 지를 확인합니다. 결정 기준은 결과 시각화 프로세스의 주요 부분입니다

12. 출력 막대 (Output Bar)

출력 막대는 Autodesk CFD의 기본 통신 플랫폼입니다. 다음을 비롯한 시뮬레이션 프로세스의 일부 중요 단계 동안 상태 메시지(및 오류)가 메시지 창에 기록됩니다.

• 모형 로드

• 시뮬레이션 시작

• 시뮬레이션 완료

• 메시지 창 외에, 출력 막대에도 다음 작업을 위한 탭이 들어 있습니다.

• 수렴 플롯을 사용하여 시뮬레이션 진행 과정을 감시합니다.

• 요약 결과를 임계 값 탭과 비교합니다.

• 시각적 결과를 설계 검토 센터 탭과 비교합니다.

13. View Cube

Autodesk ViewCube® 탐색 도구는 모형을 탐색하고 뷰포인트를 조정하기 위한 편리하면서도 매우 기능적인 방법입니다. ViewCube를 사용하면 사전 설정된 26개의 방향 중 하나로 신속하게 지정하고, 직교 축을 기준으로 모형을 회전하고, 모형을 기본 방향으로 재설정할 수 있습니다.

14. 선택 리스트 (Selection List)

선택 리스트에는 설정 작업에서 선택한 항목이 표시됩니다. 이 리스트는 선택한 항목을 정확히 아는 경우에 특히 유용합니다.

평면 및 등위면 결과 작업에서 선택 리스트에는 기존 평면 리스트 또는 등위면 리스트가 각각 표시됩니다. 벽 계산기, 부품 및 점 결과 작업에서 선택 리스트를 사용하여 현재 작업의 컨트롤과 상호 작용할 수 있습니다.

선택 리스트의 화면표시를 제어하려면 신속 접근 도구막대의 전환 옵션을 클릭합니다.

15. 상태 막대 (Status Bar)

상태 막대에는 표면 및 결과 평면의 프로브 결과 값이 표시됩니다.

16. 탐색 막대 (Navigation Bar)

탐색 도구막대는 모형 방향 및 뷰를 제어하기 위한 여러 가지 도구의 집합입니다. 이 도구막대는 그래픽 창 위에 떠있거나 한쪽으로 고정되어 표시됩니다. 탐색 작업을 활성화하려면 탐색 막대의 버튼을 클릭합니다. 일부 버튼은 하위 메뉴에 추가 도구를 포함합니다. 이러한 버튼에 액세스하려면 버튼 아래의 작은 화살표를 클릭합니다.

[PI] PADS HyperLynx DC Drop 결과

해당 내용에 대해 관련 질문이 있으시면 댓글 달아주시면 답해드리겠습니다.

먼저 해보신 분들이나 질문에 관해 아시는 분께서는 자유롭게 댓글로 답해주셔도 됩니다.

이번 시간에는 PADS HyperLynx DC Drop의 결과물에 대해 자세히 설명드리고

관련된 기능을 설명하도록 하겠습니다.

1. text reporter 결과

Text reporter는 선택한 Power net의 Pin과 via의 위치와 Current, Voltage가 표시됩니다.

그리고 Simulation을 하기 전에 설정해둔 Constraints(제약 조건)에 위배되는 값은

Reporter의 하단에 붉은색으로 표시됩니다.

그 부분을 클릭하게 되면 PCB 보드의 어느 위치인지 표시해줍니다.

2. Graphic 결과 (HyperLynx PI PowerScope)

HyperLynx PI PowerScope라고 되어 있는 그래픽 결과를 살펴보시면,

상단의 메뉴를 통해 회전(Turn), 이동(Pan), 확대/축소(Zoom), 검사(Inspect),

2D/3D 전환 등이 가능합니다.

▷ Thresholds 값 설정하기

우측의 Thresholds 값을 설정하게 되면 3D화면에서 PCB Power 영역 중 어느

영역 부분이 Thresholds, 즉 임계값보다 낮은지 한눈에 확인하실 수 있습니다.

Voltage Drop을 30mV까지 허용한다면 Power Source를 800mV로 입력했기

때문에 Thresholds를 770mV로 설정하여 확인합니다.

확인이 완료 되시면 Thresholds 체크박스를 해제합니다.

▷ 전류 밀도 확인

① 2D/3D 전환

전류밀도는 2D에서 좀 더 확인이 용이합니다.

먼저 3D에서 2D로 전환하는 버튼을 클릭하여 2D로 전환하세요.

② 오른쪽 상단에 Visual Options 를 클릭하시면

Graph type을 설정할 수 있는 메뉴가 있습니다.

③ 여기서 DC Current Density를 선택하시면 전류 밀도를 확인할 수 있습니다.

3. HTML 결과

가장 먼저 Summary Tab 부분을 보시면 DC Drop Analysis 결과에 대한 Summary로

시뮬레이션을 진행하기 전에 설정해둔 Constraints(제약 조건)에 위배되는 값에 대한

목록들(Value, Location)을 보여줍니다.

Net: VDD_MPU Tab을 클릭하시면 아래와 같이

Text reporter와 유사하게 선택한 Power net의 Pin과 via의 위치와 Current, Voltage가

표시됩니다.

Text Report와는 다르게 표의 형태로 볼 수 있다는 장점과 Filter, Search 기능들을

사용할 수 있습니다.

4. Excel 결과

HTML 결과 외에도 시뮬레이션을 진행하시기 전에 Reports 결과를 추가로 출력하는

옵션에서 Excel 형태 또는 CSV 형태로도 출력이 가능하며

결과는 아래와 같이 출력됩니다.

[PI] PADS HyperLynx DC Drop

해당 내용에 대해 관련 질문이 있으시면 댓글 달아주시면 답해드리겠습니다.

먼저 해보신 분들이나 질문에 관해 아시는 분께서는 자유롭게 댓글로 답해주셔도 됩니다.

이번 시간에는 PADS World Tour 세미나를 통해 소개시켜드렸던 PADS HyperLynx DC Drop에

관련된 예제를 선보이려 합니다.

HyperLynx DC Drop은 Metor사에서 제공되는 시뮬레이션 툴의 HyperLynx SI/PI 스윗의 기능 중

하나입니다.

DC Drop은 HyperLynx SI/PI 환경에 내장되어 있습니다.

하이퍼링스 파일인 확장자가 .cce나 .hyp로 저장되어 있지 않은 이상, 일반적인 Flow는

사용자가 PADS Layout에서 PCB 디자인 파일을 열고 HyperLynx 환경에 데이터를 넘기는 과정을

거치실 겁니다.

PADS VX2의 Layout을 실행시키셔서 HyperLynx 환경으로 PCB Data를 넘기는 과정을 먼저

보여드리도록 하겠습니다.

□ PADS에서 PCB File 열기

PADS Layout VX.2에서 PCB File Open

□ PADS Layout à HyperLynx 환경으로 PCB Data 넘기기

Tools – Analysis – DC Drop Analysis 를 클릭

(클릭 하시기 전에 Copper Pour는 완료해주세요.)

DC Drop을 시뮬레이션을 진행할 수 있는

HyperLynx의 BoardSim 소프트웨어로 PCB 디자인 데이터를 가져오게 되고

HyperLynx 보드심 환경에서 PCB 디자인 데이터가 열리게 됩니다.

□ Stackup (Layer 정보) 확인 및 입력하기

가장 먼저 Stackup Editor를 통해 PCB 디자인의 Stackup 정보를 확인하여야 합니다.

Stackup 정보는 PADS Layout에서 설정된 Layer Setup 정보를 우선 가져오고

DC Drop 시뮬레이션을 진행하기 전에 stackup 정보가 맞는지 다시 한번 확인합니다.

Edit Stackup 버튼 클릭

Trace나 Plane의 Material[매터리얼]과 두께, 유전율 등의 정보를

PCB 제조업체로부터 정보를 받아서 정확하게 입력해주어야 합니다.

DC Drop 시뮬레이션하는데 있어서 사용자가

Trace 혹은 Plane의 Material[매터리얼]이나 두께 변화에 따른 DC Drop 변화를 관찰하고 싶다면

Stackup Editor에서 값들을 변경하여 시뮬레이션 할 수 있습니다.

Material을 변경하게 되면 Stackup의 저항치가 실시간으로 변경되는 것을 확인하실 수 있습니다.

□ HyperLynx DC Drop 시뮬레이션 실행

Simulate PI > Run DC Drop Simulation (PowerScope) 클릭

클릭하시면, 이와 같은 DC Drop Analysis 대화상자가 열립니다.

□ HyperLynx DC Drop 시뮬레이션 Setting

① 왼쪽 상단에 Power/Gound Net to Analyze 에서 시뮬레이션을 진행할 net을 선택합니다.

VDD_MPU 선택

② DC Drop Analaysis를 위한 Power의 Source (Power Supply)와 Load (Power Consumer)에 대한

설정을 하기 위해 Assign… 을 클릭.

Assign…을 클릭하시면 Assign Power Integrity Models 대화상자가 열립니다.

Power Source 부분을 VRM Model에서 Assign 해주고

전류를 소비하는 Load 부분은 DC Sink Model에서 Assign 해주시면 됩니다.

예제의 PCB디자인의 경우

U2 IC Component가 PMIC이므로 VRM에 Assign 하고,

U5 IC Component가 전류를 소비하는 load 부분이므로 DC Sink Model에 Assign 해줍니다.

U2의 Pin 24를 선택하시고
VRM Model – Assign… 클릭합니다.

Voltage(전압) 부분에 0.8V 입력하고, Model, Resistance, Inductance는 기본값 그대로 둡니다.

만약, Model을 Simple이 아닌 Advanced로 선택해주시면 VRM Model에 대한 기생 성분들을

좀 더 세부적으로 설정하실 수 있습니다.

VRM모델과 Resistance와 Inductance 값은 PMIC의 경우, datasheet를 참조하시거나,

측정 장비를 이용하여 입력하시면 보다 정확한 결과 값을 얻으실 수 있습니다.

U5의 Pin을 모두 선택하시고
DC Sink Model – Assign… 클릭합니다.

Current(전류) 부분에 0.5V 입력하고, Apply Current to, Resistance 값은 기본값 그대로 둡니다.

대화상자 하단의 힌트를 참조하시면 이상적인 전류원은 통상 무한대의 저항값을 가지고 있어

저항값을 정확히 모르시면 이상적인 전류원으로 시뮬레이션 하기 위해 기본값 혹은

매우 큰 값으로 입력해주시면 되고, Current Sink Model의 Resistance값을 정확히 알고

계시다면 이 부분에 입력해주시면 됩니다.

설정이 완료 되면 Model 열 부분에 아래와 같이 입력이 완료된 것을 보실 수 있습니다.

시뮬레이션 할 Power net을 선택하고 그 Power net의 Power의 Source부와 Load단의 값만

설정하신다면 DC drop 시뮬레이션을 진행할 수 있습니다.

□ 시뮬레이션 결과 Constraints (제약 조건)

시뮬레이션 실행 전에 DC Drop 관련하여 허용 가능한 동작 조건을 두어 시뮬레이션을

하고자 한다면 하단 좌측에 보시면 “제약조건”을 설정하여 제약조건 기준으로 Pass/Fail 결과를

확인하실 수 있습니다. 제약조건을 설정할 수 있는 항목은

Max Voltage Drop, Max Current Density, Max Via Current

3가지 항목에 관하여 설정하실 수 있습니다.

□ 시뮬레이션 결과 Reports Option (선택사항)

결과 report는 text reporter와 Graphic 결과 (HyperLynx PI PowerScope)로 출력됩니다.

그 외에 HTML 형태 or Excel 형태의 결과로 추가로 확인하고 싶으시다면

우측에 있는 Reports 부분에서 선택하시면 됩니다.

모든 Setting이 완료되면 DC Drop Analysis 대화상자는 아래와 같이 Setting이

되어 있으실 겁니다.

Simulate 버튼을 클릭하여 시뮬레이션을 실행합니다.

□ 시뮬레이션 결과 출력

text reporter 결과

Graphic 결과 (HyperLynx PI PowerScope)

HTML 결과

시뮬레이션 결과에 대한 자세한 설명 및 기능은 다음 Posting에 이어서 하겠습니다.

[SI] Stackup Editor 활용하기

해당 내용에 대해 관련 질문이 있으시면 댓글 달아주시면 답해드리겠습니다.

먼저 해보신 분들이나 질문에 관해 아시는 분께서는 자유롭게 댓글로 답해주셔도 됩니다.

Stackup Editor를 통해 Target Impedance를 맞추기 위한 Transmission Line의

Width를 결정할 수 있습니다.

Differential pair의 경우 Width와 Separation을 통해 Target Impedance를 맞출 수 있습니다.

물론 여기서 계산되는 Impedance값은 Stackup 정보에 의해 계산되는 값이므로

Stackup 정보를 최대한 정확하게 입력해주셔야 합니다.

그리고 제조공정상의 오차로 인한 임피던스 값의 오차도 감안하셔야 합니다.

1) Single trace Target Impedance에 따른 Width 결정하기

(Target Impedance : 65ohm)

1-1) Stackup Editor로 Target Impedance에 따른 Width 계산하기

1. Edit Stackup 버튼을 클릭합니다.

2. Z0 Planning Tab을 선택합니다.

3. Stackup Editor 대화상자 왼쪽 아래쪽에 “Plan for” 부분을 Single trace로 선택합니다.

4. Target Z0 ohm 열에 65를 입력합니다.

5. Width mils 가 자동으로 변경되는 것을 확인할 수 있습니다.

6. OK 버튼을 클릭한다.

1-2) FFS Editor에서 Width 변경 후, Target Impedance 확인하기

1. FFS Editor에 transmission line을 추가합니다.

2. TL1(transmission line)을 더블 클릭하여 Edit Transmission Line을 Open합니다.

3. Z0(Target Impedance) 65ohm을 맞추기 위해 Stackup Editor의 Top Layer에서 계산된

11.011mils를 입력하고 Enter를 누르면 Z0가 65ohm으로 바뀌는 것을 확인할 수 있습니다.

4. 만약, transmission line의 Layer 층이 InnerSignal1 Layer라면 Width는 Stackup Editor의

InnerSignal1 Layer에서 계산된 6.09mils를 입력하고 Enter를 누르면 Z0가 65ohm으로 바뀌는

것을 확인할 수 있습니다.

2) Differential Pair Target Impedance에 따른 Width/Separation 결정하기

2-1) Stackup Editor로 Target Impedance에 따른 Width/Separation 계산하기

1. Edit Stackup 버튼을 클릭합니다.

2. Z0 Planning Tab을 선택합니다.

3. Stackup Editor 대화상자 왼쪽 아래쪽에 “Plan for” 부분을 Differential pair로 선택합니다.

4. 사용 목적에 따라 Strategy를 선택할 수 있습니다.

[ Target Impedance = Diff Z0, separation = Gap ]

Solve for separation – 입력된 Diff Z0, width 값을 맞추기 위해 Gap값 계산

Solve for width – 입력된 Diff Z0, Gap 값을 맞추기 위해 Width값 계산

Solve for both – Diff Z0를 맞추기 위한 Gap값과 Width값을 Curve 그래프로 확인.

5. 그래프에서 마우스 오른쪽 버튼을 클릭하여 Track Cursor 기능을 선택합니다.

6. Track Cursor 기능을 선택하고 그래프에 왼쪽 버튼을 클릭하면 왼쪽 하단부에

Separation과 Trace Width의 정확한 수치가 나타납니다.

아래 그림은 Diff. Z0 75 Ohm을 맞추려면 Separation 2.5mils, Trace Width 12.07mils로

설정하면 Diff. Z0 75 Ohm을 맞출 수 있습니다.

2-2) FFS Editor에서 Width/Separation 변경 후, Target Impedance 확인하기

1. FFS Editor에 transmission line을 2개 추가합니다.

2. TL1(transmission line)과 TL2를 모두 선택합니다. (마우스 Drag)

3. 모두 선택된 상태에서 마우스 오른쪽 버튼을 클릭합니다.

4. 우 클릭 메뉴 중에 Couple을 선택합니다

5. Edit Transmission Line 대화상자가 열립니다. OK 버튼을 클릭합니다.

6. TL1과 TL2이 점선으로 연결된 것을 확인할 수 있습니다.

7. 다시 transmission line을 더블 클릭하여 Edit Transmission line 대화상자를 Open합니다.

8. 앞서 Track Cursor를 통해 확인한 값을 입력합니다.

(Diff. Z0 75 Ohm, Separation 2.5mils, Trace Width 12.07mils)

TL1 – Trace Width: 12.07mils, Separation: 2.5mils 입력

9. 왼쪽 Coupling regions에서 TL2를 선택합니다.

TL2 – Trace Width: 12.07mils, Separation: 2.5mils (자동으로 변경되어 있음.) 입력.

10. Impedance – (Differential) 부분에 75.1 ohms가 되어 있는 것을 확인할 수 있습니다.