现代电子设备与产品不断向功能多样化、小型化发展的趋势下，印刷电路板的密度和集成度持续攀升。随之而来的是，对印刷电路板与封装寄生参数提取的精准度、效率等方面提出了更高要求。
传统的参数提取工具在面对中型及超大印刷电路板时，暴露出电阻电感电容提取能力不足、对复杂叠层结构参数提取不准确以及求解时间冗长等问题。
Ansys SIwave芯片封装分析工具，在印刷电路板与封装电阻电感电容参数提取领域展现出优越性能。它能够针对封装上的电源和信号网络，快速且精准地提取寄生参数，生成高分辨率（每凸点分辨率）的电路仿真模型，涵盖体现地弹效应的用户自定义引脚组，以及封装基板表面安装的去耦电容和电感等关键元件的参数。
芯片封装分析工具中还集成了矩量法三维准静态求解器，可满足高精度参数提取场景需求。接下来将通过详细的示例，深入探讨利用Ansys SIwave芯片封装分析工具提取印刷电路板与封装电阻电感电容参数的全过程。
一、电子设计自动化模型导入与前处理
（一）导入电子设计自动化模型并检查叠层信息
启动SIwave软件后，点击“导入”选项，导入已完成设计的电子设计自动化模型。导入成功后，首要任务是仔细检查模型的叠层信息。印刷电路板的叠层结构对信号传输、电源完整性等有着至关重要的影响，若叠层信息存在错误或不合理之处，将直接导致后续电阻电感电容参数提取结果偏差。例如，层间介质材料的介电常数设置错误，会使电容参数计算不准确；铜箔厚度设置偏差，会影响电阻和电感参数的精度。因此，对于导入模型的叠层信息，务必与实际设计图纸或需求进行比对核实，必要时进行修改调整。
（二）电源和地网络分类
准确区分信号网络与电源/地网络，是运用芯片封装分析工具求解实现正确性与高效性的基础。不同网络在电路中的功能、信号特性存在差异，若分类错误，在参数提取过程中可能会导致电流分布计算错误、寄生参数耦合关系混乱等问题。以常见的电源网络BST_V1P0_S0、V1P0_S0以及地网络为例，将它们准确归类为电源和地网络，确保在后续分析中，软件能够正确识别其在电路中的角色，进而准确计算与之相关的电阻电感电容参数。在复杂的印刷电路板设计中，可能存在多种电源电压等级和不同功能的地网络，此时需要依据电路原理图和设计规范，逐一进行精准分类。
（三）创建引脚组
针对要进行仿真的网络，选择对应的器件创建引脚组。引脚组的合理创建有助于准确界定分析范围，提高参数提取的针对性和准确性。在创建过程中，需明确每个引脚组所包含的引脚，确保其与实际电路连接关系一致。例如，在一个包含多个芯片的印刷电路板设计中，为每个芯片的电源、信号引脚分别创建独立的引脚组，使软件能够针对每个芯片的引脚连接情况，单独计算其相关的电阻电感电容参数，避免不同芯片引脚之间的参数干扰。同时，对于一些特殊功能的引脚，如高速信号引脚、电源输入输出引脚等，可根据其功能特点进一步细分引脚组，以便更细致地分析其寄生参数特性。
二、芯片封装分析工具设置
（一）求解器选择
SIwave芯片封装分析工具提供了矩量法三维准静态求解器和芯片封装分析工具有限元法求解器两种用于提取电阻电感电容参数的求解器，它们各有特点与适用场景。
芯片封装分析工具有限元法求解器：在使用芯片封装分析工具有限元法求解时，需计算回路参数，软件要求每个信号网络对应的地网络应在网络同一端且处于同一器件中。然而，在实际的印刷电路板设计中，由于网络中间常存在电感等元器件，其对应位置可能没有地引脚，导致无法直接满足该条件进行仿真。遇到此类情况，可通过添加假器件的方法加以解决。具体操作如下：选中要创建假器件的过孔（这些过孔通常位于需要给电源和地设置信号源、信号汇的位置），打开属性框，对类型和名称进行编辑。添加假器件后，需确保其电气连接关系与实际电路逻辑相符，避免引入额外的错误参数。
矩量法三维准静态求解器：在本示例中，我们选用矩量法三维准静态求解器进行计算。在“仿真”选项卡下，点击“计算电阻电感电容电导…”，即可进入芯片封装分析工具设置对话框。该求解器在处理一些对精度要求较高、结构相对复杂的印刷电路板与封装模型时，能够在保证计算精度的前提下，维持较为合理的计算效率。例如，对于包含精细走线、过孔阵列以及多种材料混合的封装结构，矩量法三维准静态求解器可准确模拟电磁场分布，进而精准提取电阻电感电容参数。
（二）芯片封装分析工具设置对话框配置
进入芯片封装分析工具设置对话框后，选择“独立”模式，并勾选采用矩量法三维准静态求解器。“独立”模式允许对每个引脚组进行独立的参数提取，能够获取更为详细、准确的每个引脚处的电阻电感电容参数信息。例如，在一个多引脚的芯片封装中，通过“独立”模式可以清晰地了解到每个引脚由于自身位置、周围电路环境不同而产生的独特寄生参数。随后，点击“信号源/信号汇分配…”进行信号源和信号汇的设置。信号源代表能量输入源，信号汇代表能量吸收或回流点，合理设置信号源和信号汇对于准确模拟电流流动路径、计算电阻电感电容参数至关重要。在设置过程中，需依据电路原理和实际信号流向，确定电源输入引脚为信号源，接地引脚或信号回流路径上的关键节点为信号汇。完成上述所有设置后，点击“启动”即可启动仿真，软件将按照设置的参数和求解器类型，对印刷电路板与封装模型进行电阻电感电容参数提取计算。
三、结果分析
仿真计算完成后，在结果栏下，右键选中“芯片封装分析工具仿真1”，此时会弹出一系列选项，可根据需求选择查看各类结果、导出报告以及查看仿真日志等。以查看各引脚处的交流电阻为例，通过这一结果可以直观了解到不同引脚在交流信号下的电阻特性。交流电阻的大小不仅与引脚自身的材料、尺寸有关，还受到周围电路寄生电容、电感以及信号频率等因素的影响。例如，在高频信号传输场景下，由于趋肤效应，引脚的交流电阻会明显增大，通过SIwave芯片封装分析工具提取的交流电阻结果，能够为电路设计人员评估信号传输损耗、优化电路布局提供重要参考依据。导出报告功能可将仿真得到的各类电阻电感电容参数结果以规范的文档形式保存，方便后续进一步分析、对比以及与团队成员共享。仿真日志则记录了整个仿真过程中的关键信息，包括计算时间、迭代次数、是否出现警告或错误等，当仿真结果出现异常时，可通过查看仿真日志快速定位问题根源。
四、SIwave芯片封装分析工具在电阻电感电容参数提取方面的优势特点
（一）高容量有限元法求解器
SIwave芯片封装分析工具配备了非常高容量的有限元法求解器，能够轻松应对全封装和印刷电路板结构的参数提取任务，即使面对包含上万个信号源/信号汇的超大规模模型也能稳定运行。这一强大的处理能力使得在分析复杂的系统级印刷电路板设计，如服务器主板、高性能计算设备的印刷电路板时，能够全面、准确地考虑到各个信号与电源网络的寄生参数，避免因模型规模过大而导致的参数提取遗漏或不准确问题。
（二）快速提取特性
在参数提取速度方面，SIwave芯片封装分析工具表现优越，对于中型及超大印刷电路板结构，仅需几分钟到几小时即可完成电阻电感电容参数提取。相比传统工具，大大缩短了设计周期，提高了工作效率。例如，在电子产品的研发过程中，当需要对印刷电路板设计进行多次优化迭代时，快速的参数提取速度能够使工程师在短时间内获取不同设计版本的电阻电感电容参数，及时评估设计变更的效果，从而加速产品上市进程。
（三）广泛的结构适用性
该求解器适用于多种复杂的结构类型，包括重分布层、硅通孔、层压板封装、印刷电路板以及多芯片等结构。无论是先进的芯片封装技术，还是多层复杂的印刷电路板设计，SIwave芯片封装分析工具都能凭借其灵活的算法和强大的功能，准确提取电阻电感电容参数，为不同领域、不同技术路线的电子设计提供有力支持。例如，在半导体芯片封装设计中，对于采用重分布层和硅通孔技术的先进封装结构，SIwave芯片封装分析工具能够精准模拟信号在复杂结构中的传输特性，提取出关键的电阻电感电容参数，助力芯片性能优化；在多芯片封装的系统级设计中，能够考虑到不同芯片之间的电气连接和相互影响，为系统的电源完整性和信号完整性分析提供可靠的数据基础。
综上所述，Ansys SIwave芯片封装分析工具在印刷电路板与封装电阻电感电容参数提取方面，通过完善的前处理流程、灵活高效的求解器设置以及强大的结果分析功能，结合其独特的优势特点，为现代电子设计工程师提供了一款强大、精准且高效的参数提取工具，有力推动了电子设备在高性能、小型化方向的发展。