DesignCon为我自己和我在SUN Microsystems(后来成为甲骨文公司的一部分)工作的团队提供了巨大的信息来源。这篇摘要是试图捕捉过去二十年中对我们的工作产生最大影响的一些最有影响力的论文。这种汇编必然是主观的,而且极不完整。DesignCon有很多很棒的演讲,没有人能列出一个公平的清单。对一个人来说,什么才是“最好的”,这取决于我们在任何特定时刻都在寻找什么,我们在不同主题方面的经验水平如何,以及我们自己对不同风格的偏好。尽管如此,这是我对DesignCon过去20年的宝石的非常主观的列表。我们联系了每一篇论文中的一名作者,并提出了同样的问题:“如果你必须说出一篇对你的工作影响最大的设计展出版物,你会说出哪一篇?”这里还列出了这些作者的最爱。我还发现许多随答案而来的评论和笔记非常有趣和生动;其中一些经过允许被包括在下面。 I am hoping that those answers diversify my subjective view and give a broader perspective.

DesignCon是每年1月底或2月初在加利福尼亚州圣克拉拉举行的会议,吸引了来自全球各地的信号和电力完整性从业者[1]。近年来开始参加这个会议的人可能不知道——尽管DesignCon的历史不像其他一些专业会议那么长,比如由IEEE赞助的那些——DesignCon开始于90年代早期(以各种不同的名称)。我感到非常幸运的是,自90年代末以来,我每年都有机会以各种身份成为设计展的一员:作为作者和演讲者,作为小组成员,作为技术论坛,作为教程和轨道组织者,以及在过去的16年里,作为技术计划委员会的成员。

DesignCon于2000年开始以CD-ROM的形式分发会议记录。早期的诉讼程序仅打印出来。从我的笔记和1999年印刷的会议记录来看,我最喜欢的是埃德·塞尔博士和他的同事的一篇论文。本文很好地总结了频相关损耗、传输线衰减、导电损耗和介电损耗的交叉频率和眼图原理。图1显示了程序的第33页,其中列出了衰减贡献者。这个伟大的前瞻性总结出现在因果和频率依赖模型还没有广泛和常规地用于高速互连模拟的时候。

图1:互连模拟[3]中频率相关损耗的要素

从2000年开始,我最喜欢的是霍华德·约翰逊博士关于多层次信号的论文。这个报告没有包含在会议光盘里,但是你可以在Johnson博士的网页[4]上找到。

在论文中,我最喜欢的图总结了多幅信号(MAS)的概念,并非常雄辩地告诉我们什么时候考虑使用多级信号是有意义的。下图再现于下面的图2中。

图2:来自[4]的多幅信号(MAS)概念。通过降低波特率(log(B)*[信噪比斜率])获得的收益超过了通过降低电平间距20*log(2B-1 !

约翰逊博士最喜欢的是埃德·塞尔的一篇论文,他写道:

“关于你的问题,我找不到这篇论文的日期或参考文献,但在1993年(我的第一本书出版的时候)和1995年(我开始大量参与以太网标准的时候)之间的某个时候,我看到了Ed Sayre的演讲,我想是在DesignCon上,关于长传输介质中的介电吸收。Ed解释了长电缆中的介电损耗,如果以dB/meter为单位,将与频率成正比地增加。这只是一个很长的演示中的一张幻灯片。这是我对介质损耗主题的第一次介绍。意识到它的重要性,并预测我们最终将达到的速度,我受到了启发,开始深入研究这个问题。我的研究结果极大地影响了100和1000 Mbps以太网的信号建模,以及目前广泛使用的5e类和6类布线标准。我绝不是第一个了解这些影响的人,Ed也不是。在数据电缆制造商工作的人已经研究了几十年的介电损耗,因为它对雷达和其他微波技术的性能至关重要,但我确实认为以太网是第一个体现的计算机网络标准,至少在委员会的工作中,一个全面的时域模型完全包含了电阻损耗、表皮效应损耗和介电损耗。这样的建模现在对于许多高速印刷电路板连接是很常见的。”

在许多电子邮件交流中,这是一个反复出现的主题:如果一篇演示文稿或论文能激发新的想法,或者能阐明我们已经纠结了一段时间却没有找到解决方案的问题,那么大多数人都会认为它令人难忘。

在DesignCon 2002上,我最喜欢的一篇文章来自John Patrin和Mike Li:“信号完整性测量技术的比较和相关性”。正是在这个时候,抖动对理解和测量变得非常重要,这是一篇伟大的论文,从中我学到了更多关于双狄拉克模型、尾部拟合算法和浴缸曲线的知识。

图3:浴盆曲线和来自[5]的尾部贴合插图。

在2004年的设计展上,我最喜欢的是来自惠普的John Grabenkemper的演讲:“在印刷电路板电源平面上建模噪声。”你可以在会议光盘[6]上找到论文,但真正令人瞠目结舌的部分是演示期间的动画波传播插图。当时,演示幻灯片还没有作为会议记录的一部分分发。圣克拉拉会议中心二楼的房间里挤满了人,甚至没有站立的地方;我正从人们肩上敞开的门往房间里偷看。动画显示了在不同条件下注入噪声瞬态在电源-地平面对上的传播。约翰慷慨地提供了他最初的一套演示文件,我设法将其重新格式化为幻灯片,以便在今天的PowerPoint中正常播放。在John的允许下,该文件现在可用[7]。如果你看一下幻灯片和动画(注意:你必须点击图表才能开始5个动画),你可能会说,有了今天的工具,我们可能会得到更准确甚至不同的结果。然而,这一开创性的演示引起了人们对一些关于配电设计的非平凡且非常反直觉的现象的注意。 It showed that noise pulses can easily propagate past beyond the barrier of a row of bypass capacitors and that low-ESR capacitors may actually result in bigger overall noise. Figure 4 is a static screen capture of the animated noise pulse, comparing 4-mil laminates (green trace) and 2-mil laminates (red trace).

图4:[6]的动力地面平面噪声动画屏幕截图。嵌入动画波形的幻灯片可在[7]获得。

从2005年开始,我最喜欢的一篇论文是来自LeCroy[8]的Peter J. Pupalaikis和Eric Yudin合著的《视线中的眼睛模式》。这篇文章出现的时候,不同的示波器供应商正在进行激烈的带宽竞赛,以赶上SerDes信号的爆炸式数据速率。这篇阐述得非常好的论文的主要信息是,对于信号完整性,当我们必须查看复杂高速波形的非常精细的细节时,绝对带宽数对我们几乎没有指导作用:群延迟和整体时域响应形状更重要。

图5:不同前端响应形状的眼型比较[8]。

多年来,在LeCroy网站上有一个免费的小实用程序演示软件,它允许用户可视化不同带宽示波器在一定数据速率范围内的时间和频域行为,并具有用户可调的抗混叠滤波器的滚转和组延迟。经允许,插图工具现在张贴在[9]。

Peter的选择是已故的Dima Smolyansky在TDR测量和建模方面所做的一系列演示,例如他的DesignCon 2000论文“从TDR测量中高速数字互连建模”。其中,彼得说:

“当我第一次看到这些以及TDR可以做什么时,我完全惊呆了——就像一个看魔术表演的孩子一样。我想他展示的很多东西,这些年来我已经扩展了很多。可惜他不在我们身边了。”

2006年是杰出论文的一年,至少就我自己的学习而言。我根本无法把它提炼成一篇论文;两人打成平手。两篇论文都是关于过孔的。IBM[10]的Bruce Archambeault发表了一篇论文:“简单Via结构的全波模拟和验证”。本文详细说明了在10ghz以上,连接到通孔的轨迹的进入/退出角可以对整体传递函数产生很大的影响。图6是论文中一个非常有说服力的图表的再现。

图6:不同进/出角度与通孔的比较(从[10]复制图4)

2006年,我最喜欢的另一篇文章是克里斯蒂安·舒斯特(Christian Schuster)提出的,当时他也在IBM工作:开发“通径[11]的物理模型”。这篇论文之所以让我印象深刻,是因为它最终给出了一个非常简单而优雅的答案,我记得我们多年来一直试图解决这个问题。自90年代末以来,在我7参加的每一次会议上,专家们都会讨论这个话题,我们进行了头脑风暴,试图找到一个解决问题的方法:我们如何在通道的返回电流模型中考虑PCB结构。这篇论文最终给了我们一个直观的解决方案!

图7:将等效电路元件与几何特征联系起来。(从[11]复制图11)。

Christian最喜欢的选择是2005年DesignCon上由Ravi Kollipara、Rambus(与Ben Chia、Qi Lin、Jared Zerbe合著)发表的一篇论文“制造参数变化对背板系统性能的影响”。基督徒说:

“这项研究做得很好,拉维是一个非常好的演讲者....事后看来,我认为这项研究走在了时代的前面。”

在2008年的DesignCon上,我最喜欢的是由Ralf Schmitt、Joong-Ho Kim、Woopong Kim、Dan Oh、June Feng和Chuck Yuan组成的RAMBUS团队所写的“分析同步开关噪声对千兆单端存储系统裕度的影响”。这是SI-PI联合仿真的一个很好的概述,它很好地说明了SI噪声裕度是如何被PI噪声降低的。

拉尔夫最喜欢的设计展文件是[13],他是这样解释的:

“这篇特别的论文发表在我们开发自己的PDN建模方法的时候,它正好赶上了我们测试新的建模方法,并在测试和产品板上用实际测量结果验证它们。在宽频率范围内获得很低阻抗的良好相关性是一个严重的挑战。另一方面,没有通过与实际物理实现的相关性进行验证的建模是不够可靠的,不能将其用于关键的设计决策。根据本文中描述的方法,我们显著降低了相关测量的噪声下限,为我们的PDN实现提供了可靠和可重复的结果,并对我们的建模方法有了宝贵的信心。”

图8 SI/PI联合仿真模型示意图(复制自[12]图2)

在DesignCon 2010上,真正让我大开眼界的是Yuriy Shlepnev、Simberian和TeraSpeed团队[14]的广义模态s参数演示。当我们行业中的许多人忙于表征低损耗高速层压板时,这篇论文就出现了。这个报告提供了一个统一的观点和一个完整的理论验证过程的层压表征。图9总结了模型识别。

图9:介质模型识别过程。从[14]复制幻灯片18

关于DesignCon的论文,这些论文塑造了他的观点并影响了他的作品,Yuriy是这样说的:

以下是我仔细研究并不时回顾的一些DesignCon论文(按时间顺序,不能只选择一篇):

•S. McMorrow, C. Heard, PCB层压板编织对千兆数据速率差分信号电性能的影响,设计con 2005。
•G. Blando, J. R. Miller, I. Novak,差动输电线路不对称引起的损失,设计con 2007
•J. R. Miller, G. J. Blando, I. Novak,由于GlassWeave周期性加载的额外痕迹损失,设计展2010
•L. Ritchey, J. Zasio, R. Pangier, G. Partida,与PCB层压板类型和铜粗糙度相关的高速信号路径损耗,设计con 2013。

在2011年的设计大会上,Eric Bogatin和Mike Resso关于自动夹具移除[15]的演讲对我来说是一个真正的宝石。该报告通过一系列模拟和测量的例子引导观众了解理论和实施。图10总结了一些需要牢记的实际注意事项。

图10:自动夹具移除的实际考虑,从[15]复制幻灯片38。

Eric和Mike提到了以下两篇论文:

•在配电网络中测量毫欧姆和皮亨利,[13]
•基于时域和频域性能的旁路电容选择,SUN Microsystems在TF-MP3“配电网络设计方法的比较”中提出,在设计con 2006

埃里克说:

“第一个是2001年左右关于低阻抗2端口方法的研究。我从你那里学到了这个技巧,并且在过去的17年里一直在使用它。第二个有影响的面板是使用哪种方法来选择电容器:大V,多极或FDTIM。我想大概是在2005年或2006年。这次小组讨论让我思考PDN中真正重要的是什么,以及电路板上电容的阻抗分布有多重要,以及它如何与PDN生态的其他部分相适应。它对改变我对PDN的思考方式产生了最大的影响——它关乎系统,而不仅仅是组件。”

在2014年的设计展上,对我影响最大的演讲是Jack Carrel、Heidi Barnes、Robert Sleigh、Hoss Hakimi和Mike Resso[16]所做的“揭开28gb /s PCB通道的神秘:从设计到测量”。

图11:解释部分去嵌入和完全去嵌入之间的差异和风险。从[16]复制幻灯片17。

本文的范围非常广泛,从设计流程的各个方面到验证的细微差别。事实上,这是一张与测试相关的幻灯片(图11),它对我的思维方式产生了最大的影响。它解释并说明,虽然完全去嵌入(使用反射和传输术语)通过消除反射相关的错误有可能为我们提供更准确的结果,但如果在过程中参考平面有轻微的移动,它也有实际使最终结果更糟糕的风险。对我来说,总的来说,部分去嵌入(仅使用传输术语)是一个更健壮的过程。

这是海蒂对她最喜欢的设计大会论文的评价:

“至于哪篇论文影响最大……我可能会说第一个关于ATE负载板设计的灵感,我从过去12年与何塞·莫雷拉的工作中得到的灵感,与他共同撰写了这么多论文。这是我和何塞在设计展上合作的第一篇论文,这也开创了与多家公司合作撰写论文的先例。Jose也是今年无损分析论文的灵感来源,看到即插即用设备如何为设备移除过程带来教育和技术价值是非常值得的。”

在2016年设计展上,我最喜欢的演讲是史蒂夫·桑德勒(Steve Sandler)的《杀死博德阴谋》(Killing the Bode Plot)。虽然我们可能不同意所有的细节,这篇优秀和发人深省的论文引起了人们对电压调节器的各种稳定性指标的注意,并激发了我们团队的多项后续研究。图12显示了Steve提出的一些论点和观点。

图12:解释为什么预兆图变得无关紧要。从[17]复制幻灯片10。

Steve的选择也是SUN Microsystems在2006年DesignCon的“配电网络设计方法的比较”TecForum-MP3中的“基于时域和频域性能的旁路电容器选择”。

史蒂夫说

“我必须选这本书,因为我经常引用它。对我来说,这是平坦阻抗目标的最清晰的说明。”

作为会议轨道的审稿人,我有机会在会议前看到完整的论文,我已经决定了我将在2018年设计展上特别关注的几篇论文:

•Jonathan L. Fasig, Christopher K. White, Barry K. Gilbert, Clifton R. Haider,“非侵入性电流估计导论(NICE)”,2018年设计展
•Larry D. Smith, Yi Cao,“一种用于PDN电压下降的PTPX电流波形的卷积验证技术”,设计con 2018

虽然这把我们带到了现在,但到目前为止,这还不是过去二十年来我喜欢的优秀娱乐和教育论文的结尾。我的其他收藏夹的简短列表在附录中。

最后,我想再次强调,我知道这个清单是非常主观的。此外,回想起来,所有这些论文都讲述了一些在今天看来非常简单和明显的东西,但在它们发表的时候是重要的、新颖的或开创性的。你可以从这里分享的个人反思中看到,有时多年后我们甚至不记得论文的确切日期或标题;所有被烙进我们记忆的都是我们理解了问题或找到了解决方案的想法。如果没有每年参加设计展并分享他们工作成果的伟大作者和演讲者,以及使这一系列活动成为可能的赛道和会议组织者,这一切都不可能发生。我期待着在未来几年的设计展上学到新的令人兴奋的东西。

如果你有特别喜欢的、对你自己的工作非常有用的设计展演讲,请在设计展社区或SI期刊网站上分享你的故事。开云体育双赢彩票

看看《SI杂志》2018年设计展预览展览亮点。

引用:

[1]www.designcon.com
[2]http://www.electrical-integrity.com/Quietpower_files/QuietPower-25.pdf
Edward P. Sayer博士,陈金华博士,Michael A. Baxter先生,“OC-48/2.5 Gbps互连工程设计规则”,高性能系统设计会议,1999年1月,加州圣克拉拉。
霍华德·约翰逊博士,“多级信号”,2000年设计展。可以在http://sigcon.com/Pubs/misc/mls.htm
John Patrin, Mike Li,“信号完整性测量技术的比较与相关性”,2002。13
John Grabenkemper,“在印刷电路板电源平面上建模噪声”,2004年设计展,2004年1月。
[7]http://electrical-integrity.com/Quietpower_files/QP43_extras/DC04_PowerPlaneNoise.ppsx
Peter J. Pupalaikis, Eric Yudin,“视线中的眼睛图案”,2005年设计展。
[9]http://electrical-integrity.com/Quietpower_files/QP43_extras/Iris.exe
Bruce Archambeault, Samuel Connor, Daniel N. de Araujo, M.R.Hashemi, R. Mittra, C. Schuster, a . Ruehli,“简单Via结构的全波模拟和验证”,2006年设计展。
Christian Schuster, Young Kwark, Giuseppe Selli, Prathap Muthana,“为Vias开发一个“物理”模型”,2006年设计展。
[12] Ralf Schmitt, Joong-Ho Kim, Woopong Kim, Dan Oh, June Feng和Chuck Yuan,“分析千兆单端存储系统中同步开关噪声对系统裕度的影响”,设计con 2008
I. Novak,“在配电网络中测量毫欧姆和皮亨利”,设计con 2000。
[14] Y. Shlepnev, A. Neves, T. Dagostino, s . McMorrow,“基于广义模态s参数的色散介电模型的实际识别,用于6-100 Gb/s的互连分析,设计con 2010。
Eric Bogatin, Mike Resso,“一个简单,但强大的方法来描述微分互连,设计con 2011。
[16] Jack Carrel, Heidi Barnes, Robert Sleigh, Hoss Hakimi, Mike Resso,“揭开28gb /s PCB通道的神秘面纱:从设计到测量,”2014年设计展。[17]史蒂夫·桑德勒,《杀死博德阴谋》,2016年设计展。

附录

•Timothy Hochberg, Henri Merkelo, Mike Resso,“分散衰减环境中高速设计的进展,如电缆和背板”,2001年设计展
•汤姆·科恩,“千兆位板应用中背钻镀通孔通孔的实施指南”,设计展2003
•Brian Vicich, Scott McMorrow, Rob Hinz,“高性能板对板5到10 Gbps互连的设计、建模、仿真和测量验证的进展”,2004年设计展
•Robert Schaefer,“讨论物理层设备的时域和频域分析的局限性和准确性”,DesignCon 2005
•Ken Willis, Joel Martinez, Mike Resso,“多千兆串行通道设计方法学——从架构,到原型,再到物理测量验证”,2005年设计展
•James L. Drewniak, Bruce Archambeault, James Knighten, Giuseppe Selli,“比较时域和频域技术对高速印刷电路板的电荷传递和功率总线噪声的研究”,设计展2007
•Jeff Loyer, Richard Kunze,叶晓宁,“纤维编织效应:实际影响分析和缓解策略”,设计展2007
•Richard I. Mellitz, Michael Tsuk, Tony Donisi, Steve Pytel,“高速串行缓冲区建模中非线性和时变行为的应对策略”,设计con 2008
•维什拉姆•潘迪特,“共振串声放大”,2009年设计展
•Cosmin Jorga,“混合信号集成电路中噪声耦合的主动消除:方法论,设计示例和实验结果”,设计con 2009
•Ransom Stephens, Marcus Muller,“随机噪声分析和限带噪声对压力眼接收器耐受性测试的影响”,2009年设计展
•Paul Huray, Olufemi Oluwafemi, Jeff Loyer, Eric Bogatin,叶晓宁,“铜表面纹理对损耗的影响:一种有效的模型”,设计展2010
•Jeff Loyer, Richard Kunz,“SET2DIL:从单端TDR/TDT测量中获得差分插入损耗的方法”,设计con 2010
•Steve Weir,“铁氧体珠的PDN应用”,2011设计展
•Mike Steinberger,“如何避免屠宰S参数”,2011设计大会
•Peter J. Pupalaikis,“用于TDR动态范围改进的小波去噪”,DesignCon 2011
•Larry D. Smith,孙思双,Mayra Sarmiento,李哲,Karthik Chandrasekar,“频域和时域的片上电容测量”,设计con 2011
•Larry D. Smith,“用于芯片、封装和电路板的PDN谐振计算器”,DesignCon 2012
•John Martens, Al Neves, Orlando Bell,“15- 28 Gbps的高置信度s参数测量方法”,2012设计展
•Adam Haley, Chad Morgan, Megha Shanbhag,“超越25gbps:替代背板架构中的NRZ和多级调制研究,DesignCon 2013
•Daniel Dvorscak, Michael Tsuk,“逆向奈奎斯特方法来理解散射矩阵中低频信息的重要性”,设计展2013
•肯·怀亚特,“使用自己的低成本故障排除工具排除辐射辐射”,2014设计展
•弗拉基米尔·德米特里耶夫-兹多罗夫,马丁·t·米勒,查克·费里,“紧张噪声二元性和眼图解剖”,2014年设计展
•Glenn Oliver, John Coonrod,“PCB材料在高频率下的介电和损耗的实际测量”,2014年设计展
•Donald Telian, Sergio Camerlo, Kusuma Matta, Barry Katz, Walter Katz, Michael Steinberger,“将更高数据率的串行链接引入生产-问题与解决方案”,2014年设计展
•Steve Weir, Larry Smith, Iliya Zamek,“系统电源完整性教程”,DesignCon 2015
•Peter J. Pupalaikis,“100 GHz示波器技术”,DesignCon 2015
•弗拉基米尔·德米特里耶夫-兹多罗夫,克里斯蒂安·菲利普,查克·费里,阿尔弗雷德·p·内维斯,”信道合规性评价的误码率和通信方式:差异的来源2016年设计展
•J. Eric Bracken,“串扰系数的改进公式”,2016设计展
•克里斯托弗·金尼,阿德里安·罗德里格斯,“电力输送中的当前梯度”,2017设计展
•Lee Ritchey,“PCB制造和材料”,2017设计展