在當(dāng)前電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)復(fù)雜度不斷提升的背景下，電源完整性（PI）與信號完整性（SI）問題日益突出，尤其在高速、高密度、多層封裝等應(yīng)用場景中，傳統(tǒng)“試錯(cuò)+打樣”模式已難以滿足研發(fā)效率與成本控制需求。上海弘快科技有限公司推出的 RedEDA 平臺中的 RedPI 仿真模塊，為芯片封裝、工業(yè)控制、汽車電子等領(lǐng)域提供了高效、精準(zhǔn)的電源仿真解決方案，助力企業(yè)實(shí)現(xiàn)從設(shè)計(jì)源頭規(guī)避風(fēng)險(xiǎn)、快速驗(yàn)證優(yōu)化的目標(biāo)。

一、RedPI 的核心功能定位

RedPI 是 RedEDA 平臺中專注于電源完整性與信號完整性仿真的關(guān)鍵模塊，主要面向 10GHz以下頻段的電路設(shè)計(jì)場景，適用于芯片封裝、DDR 內(nèi)存接口、高密度 SiP 等對 PI/SI 要求嚴(yán)苛的應(yīng)用。

其核心功能包括：

·提取封裝和 PCB 中電源、信號及地網(wǎng)絡(luò)的 S/Y/Z 頻變參數(shù)，為同步切換噪聲（SSN）的時(shí)域仿真提供高保真模型；

·定位電源分配網(wǎng)絡(luò)（PDN）的諧振頻率與輸入阻抗，識別潛在的電源穩(wěn)定性風(fēng)險(xiǎn)；

·分析信號插入損耗、回波損耗及反射系數(shù)，解決信號回流路徑不連續(xù)等問題；

·評估電源平面的諧振特性與電壓波動，為覆銅策略和去耦電容布局提供量化依據(jù)。

這些功能使得 RedPI 能在設(shè)計(jì)早期制定 PDN/SI 設(shè)計(jì)準(zhǔn)則，在后期無需制作物理原型即可完成全面驗(yàn)證。

二、關(guān)鍵技術(shù)優(yōu)勢解析

1.混合求解引擎保障精度與效率

RedPI 采用 電路求解器、電磁場求解器與傳輸線求解器三合一的混合仿真引擎。該架構(gòu)能有效處理不規(guī)則電源平面、多層疊構(gòu)、密集過孔等復(fù)雜結(jié)構(gòu)，避免傳統(tǒng)工具因簡化假設(shè)導(dǎo)致的誤差。

同時(shí)，通過 自適應(yīng)數(shù)值網(wǎng)格劃分技術(shù)，在保證仿真精度的前提下顯著提升計(jì)算速度。相同精度條件下，其仿真效率優(yōu)于多數(shù)同類工具。

2.高性能并行計(jì)算加速流程

RedPI 支持多核CPU 并行計(jì)算，可大幅縮短大型 PCB 或先進(jìn)封裝設(shè)計(jì)的仿真周期。對于包含數(shù)千個(gè)過孔、多層電源/地平面的高密度設(shè)計(jì)，這一能力尤為重要。

3.非理想效應(yīng)建模更貼近真實(shí)

區(qū)別于將電源/地視為理想?yún)⒖济娴膫鹘y(tǒng)方法，RedPI 充分考慮非理想返回路徑、平面耦合、過孔寄生等實(shí)際效應(yīng)。用戶無需對設(shè)計(jì)進(jìn)行人工分段或簡化，既減少預(yù)處理工作量，又提升分析結(jié)果的工程可信度。

三、適配性與集成能力

RedPI 具備良好的生態(tài)兼容性：

·操作系統(tǒng)支持：兼容 Windows 與 Linux；

·設(shè)計(jì)工具集成：與 RedEDA 自有工具鏈（如 Redpkg、Redpcb）無縫銜接；

·格式兼容性：支持導(dǎo)入 Cadence 系列（.brd、.mcm、*.sip）、ODB++、IPC-2581 等主流格式；

·模型輸出靈活：可導(dǎo)出 S 參數(shù)文件（.snp），并生成 寬帶 SPICE 模型，便于與 HSPICE 等時(shí)域仿真器聯(lián)合使用，實(shí)現(xiàn)從頻域到時(shí)域的全流程閉環(huán)驗(yàn)證。

這種開放性使其易于嵌入現(xiàn)有研發(fā)流程，降低團(tuán)隊(duì)學(xué)習(xí)與遷移成本。

四、典型應(yīng)用場景

1.設(shè)計(jì)前期：制定 PI/SI 設(shè)計(jì)規(guī)范

在布局布線前，工程師可利用 RedPI 對不同疊層方案、電源平面分割策略、去耦電容配置進(jìn)行仿真對比，提前確立設(shè)計(jì)規(guī)則，避免后期因電源噪聲或信號反射導(dǎo)致的功能失效。

2.設(shè)計(jì)后期：虛擬驗(yàn)證替代物理打樣

完成 PCB 或封裝布局后，RedPI 可快速完成全板級 PDN 阻抗掃描、諧振點(diǎn)識別、SSN 噪聲預(yù)測等分析。無需等待樣板回廠，即可定位潛在問題，指導(dǎo)優(yōu)化，顯著縮短迭代周期。

3.高要求場景：保障關(guān)鍵電路可靠性

在 DDR4/5 接口、高速 SerDes 通道、車規(guī)級電源模塊等對噪聲敏感的設(shè)計(jì)中，RedPI 提供的精細(xì)化建模能力，可有效識別微弱但關(guān)鍵的電源波動或信號失真，提升產(chǎn)品一次成功率。

五、技術(shù)支持與服務(wù)體系

上海弘快科技有限公司建立了完善的本地化技術(shù)支持體系：

·提供 5×8 小時(shí)實(shí)時(shí)響應(yīng)服務(wù)；

·線上 4 小時(shí)內(nèi)遠(yuǎn)程協(xié)助，線下 2 個(gè)工作日內(nèi)現(xiàn)場支持；

·支持 定制化服務(wù)，可根據(jù)客戶特定流程或器件庫進(jìn)行適配；

·定期舉辦 RedEDA 全系產(chǎn)品研討會與公開課，涵蓋 PI/SI 設(shè)計(jì)方法、工具操作、行業(yè)案例等內(nèi)容，幫助用戶持續(xù)提升設(shè)計(jì)能力。

該服務(wù)體系覆蓋從軟件部署、使用培訓(xùn)到深度問題攻關(guān)的全生命周期，確保工具真正“用得上、用得好”。

常見問題解答（FAQ）

Q1：RedPI 是否支持芯片封裝級別的電源仿真？
A：是的。RedPI 專為芯片封裝、SiP、高密度互連等場景設(shè)計(jì)，可精確建模封裝內(nèi)的電源/地網(wǎng)絡(luò)、過孔、焊球等結(jié)構(gòu)，適用于從單芯片到多芯片集成的各類封裝形式。

Q2：RedPI 生成的模型能否用于時(shí)域 SSN 仿真？
A：可以。RedPI 支持導(dǎo)出寬帶 SPICE 模型，該模型保留了頻變特性，可直接導(dǎo)入 HSPICE 等主流電路仿真器，用于同步開關(guān)噪聲（SSN）等時(shí)域分析。

Q3：是否需要對 PCB 設(shè)計(jì)進(jìn)行簡化才能仿真？
A：不需要。RedPI 能直接處理完整的、未經(jīng)簡化的多層 PCB 或封裝設(shè)計(jì)，自動識別電源/信號網(wǎng)絡(luò)，并考慮所有非理想效應(yīng)，避免人為簡化引入的誤差。

Q4：RedPI 的仿真速度如何？
A：得益于混合求解引擎與多核并行計(jì)算，RedPI 在保持高精度的同時(shí)具備較快的仿真速度。對于典型 6–12 層板，PDN 阻抗掃描通常可在數(shù)小時(shí)內(nèi)完成。

Q5：技術(shù)支持是否包含現(xiàn)場服務(wù)？
A：是的。弘快科技提供線下現(xiàn)場技術(shù)支持，承諾在 2 個(gè)工作日內(nèi)到達(dá)客戶現(xiàn)場，協(xié)助解決安裝、配置、仿真流程或結(jié)果解讀等問題。