PCB 설계가 복잡해지고 있다. 집적회로(IC) 밀도가 높아지고 소형화 추세가 진행됨에 따라 필요 전력이 적어졌다. 다양한 전압을 지원해 필요한 전류를 전달받을 수 있게 하는 것도 중요해졌다. 신호 무결성과 전력 전달망이 설계 검증의 주요 문제로 떠올랐다. 멘토그래픽스는 지난 3월 PCB 설계 검증 솔루션 ‘하이퍼링스(HyperLynx)’ 신버전을 출시했다. 

PCB(인쇄회로기판) 설계가 복잡해지고 있다. 집적회로(IC) 밀도가 높아지고 소형화 추세가 진행됨에 따라 필요 전력이 적어졌다. 다양한 전압을 지원해 필요한 전류를 전달받을 수 있게 하는 것도 중요해졌다. 신호 무결성과 전력 전달망이 설계 검증의 주요 문제로 떠올랐다.

멘토그래픽스는 지난 3월 PCB 설계 검증 솔루션 ‘하이퍼링스(HyperLynx)’ 신버전을 출시했다. 멘토그래픽스의 시스템 설계 부문 제너럴 매니저인 A.J. 인코바이아(Incorvaia) 부사장 “이번에 출시하는 하이퍼링스의 최신 버전은 신호 및 전력무결성, 3D-전자기 솔빙 및 고속 룰 점검 기능을 한 번에 통합 검증할 수 있는 솔루션”이라며 “디자이너들이 어떤 유형의 고속 디지털 PCB라도 설계할 수 있을 정도로 완비된 분석기술을 제공한다”고 밝혔다.
광범위한 기저 시뮬레이션 엔진과 고속/대화형 및 배치 모드 분석 기능을 지원하는 GUI(그래픽 사용자 인터페이스)를 망라하는 하이퍼링스(HyperLynx) 제품이다.

강점은 향상된 편의성과 정확성, 그리고 신속성이다. 멘토가 줄곧 지향해온 핵심 가치지만 PAM-4 시그널링 지원, 해체분석(Decompositional analysis) 등을 통해 이를 강화시켰다.

멘토그래픽스 시스템 설계 부문 사업개발 매니저 데이비드 윈스(David Wiens)는 “2D시뮬레이터, 지오메트리 프로세싱 엔진, EM 솔버를 통합해 사용자 편의성을 향상시켰으며 채널 오퍼레이팅 마진 문제를 업계 최초로 해결할 수 있게 했다”고 설명했다.

복잡한 문제에선 3D 엔진을 사용하고 덜 복잡할 경우엔 2D 엔진을 사용해 신속하고 정확한 분석 결과를 제공한다. ‘해체분석’과 2D, 2.5D, 3D 솔버가 통합돼 있기 때문이다.

동일한 스트럭처 발견 시엔 간략화도 이뤄진다. 모델링해서 스트럭처를 찾은 뒤 라이브러리에 캐싱(Cashing)해놓기 때문이다. 불필요한 반복이 없어진다.

A.J. 인코바이아 부사장은 “이번 솔루션은 멘토가 고속 툴에 집중적으로 투자해온 노력의 결실”이라며 “아직도 하이퍼링스를 ‘빠르고 손쉬운 SI’로만 여기고 있는 디자이너들이 있다면 이 제품이 얼마나 강화되고 성숙했는지 다시 살펴봐야 한다”라고 자신했다.

통합환경에서 신기술 적용

전통적인 설계방식은 설계 후 물리적인 프로토타입을 제작하고 랩에서 오실로스코프로 테스트한 뒤 문제가 발견되면 다시 설계 작업으로 되돌아가는 일련의 과정을 반복해야하기에 비용 추가라는 단점이 있었다.

데이비드 윈스 매니저는 “PCB 설계의 복잡성이 늘어나면서 적합한 솔루션을 찾는 것이 점점 어려워지고 있다”며 “멘토의 해결책은 가상의 프로토타입을 통한 분석을 제공하는 것”이라고 밝혔다.

최근까지 물리적인 프로토타입을 지향하는 곳도 있지만 중요한 것은 첫 번째 설계가 완료로 이어져 비용 추가 위험에서 벗어나는 것이다.
사용의 용이성과 빠른 대화형 분석이라는 본연의 기능에 충실하면서 강력해진 신버전은 커다란 레이아웃(한층 더 많은 적층과 방대한 네트 수 및 멀티보드 시스템 전체를 포함하는)을 효율적으로 다룰 수 있다.

이외에 풀웨이브 3D를 비롯한 첨단 전자기 솔버를 제공해 사용자는 갈수록 빨라지고 있는 SERDES 기술과 보조를 맞출 수 있다. 긴밀하게 통합돼 있는 3D 엔진으로 사용자는 풀웨이브 솔버 환경의 복잡한 내용들을 익힐 필요가 없게 됐다. 신호 및 전력 구조 지오메트리를 통과시키고 전자기(EM) 포트를 형성 시뮬레이션을 수행하고, S-파라미터 결과를 시간 도메인 시뮬레이션에 포함시키는 일이 자동적으로 이뤄지도록 해준다.

미국 콜로라도 대학교 볼더 캠퍼스의 전자/컴퓨터 공학과학과 겸임 교수인 에릭 보거틴(Eric Bogatin) 박사는 “28 Gbps 이상의 속도에서는 모든 것이 중요해진다”며 “기본적인 설계 원리를 배우고 이해하기 위한 가장 효과적인 방법 중 하나는 하이퍼링스처럼 학습하기 쉬운 시뮬레이션 툴을 이용해 가상 프로토타입을 살펴보는 것”이라고 말했다.  

AEM_Automotive Electronics Magazine