芯片内部硅片管脚信号仿真方法及装置与流程

本申请涉及信号处理领域，具体而言，涉及一种芯片内部硅片管脚信号仿真方法及装置。

背景技术：

在电路设计中，时常需要根据芯片管脚获取的信号质量来判断设计的电路实际是否合格。如图1所示，实际对信号进行处理的芯片内部硅片300的管脚和芯片外部管脚303之间会有一段芯片内部电路的封装。有些芯片封装的芯片内部电路301很长，有的甚至超过1英寸，信号从芯片外部管脚303经过芯片内部电路301上传导至芯片内部硅片300的管脚时，该段内部的电路上的电感、电容或者电阻会对信号的传导过程产生一定的影响，导致测得的pcb基板302上的芯片外部管脚303上的信号并不能真实反映芯片内部管脚上的信号质量。从而对电路的设计带来了一定困难。为了仿真出芯片内部硅片管脚接收到的信号，现有的技术ibis(ibis，input/outputbufferinformationspecification)采用i/v和v/t表的形式来描述数字集成电路i/o单元和引脚的特性。但是利用ibis模型对芯片信号质量进行仿真，在无法获得芯片封装信息时，导致仿真结果无法推断芯片内部信号正确性。

技术实现要素：

为了克服现有技术中的上述不足，本申请的目的在于提供一种芯片内部硅片管脚信号仿真方法，应用于信号测试系统，所述芯片内部硅片管脚通过芯片内部电路和芯片外部管脚连接，所述方法包括：

获取所述芯片内部电路的tdr阻抗曲线的数据；

根据所述tdr阻抗曲线的数据获得所述芯片内部电路的等效电路模型；

获取需要施加到所述芯片外部管脚上的测试信号的数据；

根据所述等效电路模型和所述测试信号的数据计算计算所述测试信号通过所述芯片内部电路传导至所述芯片内部硅片管脚的仿真波形数据。

可选地，所述信号测试系统包括tdr测试仪器；所述获取所述芯片内部电路的tdr阻抗曲线的数据的步骤包括：

通过所述tdr测试仪器向所述芯片外部管脚发送测试信号；

通过所述tdr测试仪器从所述芯片外部管脚上接收所述测试信号经所述芯片内部电路产生的反射信号，并根据所述反射信号获得所述芯片内部电路的tdr阻抗曲线的数据。

可选地，所述根据所述等效电路模型和所述测试信号的数据计算获得所述测试信号通过所述芯片内部电路传导至所述芯片内部硅片管脚的仿真波形数据的步骤包括：

获取信号测试系统预设的仿真精度，所述仿真精度用于表示所述信号测试系统仿真时的时间精度；

获取所述芯片内部的等效电路模型的传输延时参数；

根据所述芯片内部电路的等效电路模型、所述测试信号的波形数据、所述预设仿真精度和所述传输延时参数，计算所述测试信号通过所述芯片内部电路传导至所述芯片内部硅片管脚的仿真波形数据。

可选地，所述获取所述芯片内部的等效电路模型的传输延时参数的步骤包括：

根据所述tdr阻抗曲线的数据，计算所诉等效电路模型的传输延时参数。

可选地，所述根据所述芯片内部电路的等效电路模型、所述测试信号的波形数据、所述预设仿真精度和所述传输延时参数，计算所述测试信号通过所述芯片内部电路传导至所述芯片内部硅片管脚的仿真波形数据的步骤包括：

根据所述芯片内部电路的等效电路模型，获取所述等效电路模型的多个节点，其中，所述节点表示所述等效电路模型中信号沿所述等效电路模型传导时产生反射波的位置；

根据所述阻抗曲线的数据随时间的变化关系，获取所述测试信号传导至每个节点的时间和所述反射波传导至每个节点的时间；

根据所述测试信号传导至每个节点的时间，依次计算测试信号经过各节点时产生的仿真波形数据。

可选地，所述根据所述测试信号传导至每个节点的时间，依次计算测试信号经过的节点的仿真波形数据的步骤包括：

根据所述测试信号传导至每个节点的时间，将测试信号传导至的节点作为目标节点；

计算所述目标节点在测试信号的作用下的仿真波形数据和反射波；

判断沿所述测试信号传导方向的最后一个节点的反射波是否传导至所述目标节点；

如果所述最后一个节点的反射波传导至所述目标节点，将传导至的反射波和所述目标节点在测试信号作用下仿真波形向叠加。

如果所述最后一个节点的反射波没有传递至所述目标节点，根据所述测试信号传导至每个节点的时间，计算沿所述测试信号传导方向，所述目标节点的下一个节点的仿真波形数据和反射波。

可选地，所述信号测试系统包括信号测试仪器，所述测试信号由信号发生芯片发出，所述获取需要施加到所述芯片外部管脚上的测试信号的数据的步骤包括：

通过所述信号发生芯片发送预设的测试信号；

通过测试探头使得所述测试信号传导进所述信号测试仪器内部；

通过所述信号测试仪器实时采集所述测试信号获得所述测试信号的波形数据。

可选地，所述信号测试系统包括信号接收测量工装，所述信号接收测量工装包括电路板、测试芯片区、接收端测试点、地平面亮铜区和信号接收芯片，所述信号接收测量工装用于模拟信号接收芯片真实工作环境。

可选地，所述信号测试系统包括信号发生测量工装，所述信号发生测量工装包括电路板、测试芯片区、发送端测试点、电源、时钟、复位以及调试电路、地平面亮铜区和信号发生芯片；所述信号发生测量工装用于模拟信号发生芯片的真实工作环境。

本申请的另一目的在于提供一种芯片内部硅片管脚信号仿真装置，所述装置包括tdr阻抗曲线获取模块、芯片内部电路等效模型获取模块、测试信号获取模块和芯片内部硅片管脚仿真信号波形计算模块；

所述tdr阻抗曲线获取模块用于获取芯片内部电路的tdr阻抗曲线；

所述芯片内部电路等效模型获取模块用于根据所述tdr阻抗曲线数据获取芯片内部电路等效电路模型；

所述测试信号获取模块用于获取需要施加到所述芯片外部管脚上的测试信号的数据；

芯片内部硅片管脚仿真信号波形计算模块用于根据所述等效电路模型和所述测试信号的数据计算所述测试信号通过所述芯片内部电路传导至所述芯片内部硅片管脚的仿真波形数据。

相对于现有技术而言，本申请具有以下有益效果：

本发明提供的芯片内部硅片管脚信号仿真方法及装置，该方法提供了一种在无法获知芯片内部详细封装信息的情况下，基于tdr原理获得芯片内部电路的等效电路模型，通过信号测试系统仿真出测试信号传导至芯片内部硅片管脚的信号，进而判断信号质量是否满足设计要求。该方法很好地解决芯片内部硅片管脚信号无法直接测量的技术难点，具有很大的推广价值。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本申请实施例提供的芯片内部硅片和芯片外部管脚连接电路示意图；

图2为本申请实施例提供的芯片内部硅片管脚信号仿真步骤示意图；

图3为本申请实施例提供的信号接受芯片测量工装示意图；

图4为本申请实施例提供的信号发生芯片测量工装示意图。

图标：300-芯片内部硅片；301-芯片内部电路；302-pcb基板；303-芯片外部管脚；601-第一电路板；602-第一地平面亮铜区；603-接收端测试点；604-目标芯片；605-第一测试芯片区；501-第二电路板；502-第二地平面亮铜区；503-发送端测试点；504-信号发生芯片；505-第二测试芯片区。

具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本申请实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本申请的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本申请的范围，而是仅仅表示本申请的选定实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本申请的描述中，需要说明的是，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本申请的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

请参照图2，图2为本申请提供一种芯片内部硅片300管脚信号仿真方法的流程图，该方法应用于信号测试系统，以下将对所述方法包括的各个步骤进行详细阐述。

步骤s100，获取所诉芯片内部电路301的tdr阻抗曲线的数据。

具体的，在本实施例中，该信号测试系统包括tdr测试仪器。例如，所述tdr测试仪器可以为网络分析测量仪。

可选的，所述网络分析测量仪通过所述芯片的外部管脚向芯片内部硅片300发送预设频率的测试信号。所述测试信号在通过芯片内部电路301传导至芯片内部硅片300的管脚过程中，在所述芯片内部电路301阻抗发生变化的位置会产生反射信号。

所述网络分析测量仪器从所述芯片外部管脚303上获得所述芯片内部电路301对所述测试信号的频率响应参数。

为了获得时域的tdr阻抗曲线，所述信号测试系统对所述频率响应参数进行傅里叶逆变换获得所述芯片内部电路301的时域的tdr阻抗曲线。其中，为了减少所述信号测试系统进行傅里叶逆变换的计算时间，本实施例中的傅里叶逆变换计算方法为反向快速傅里叶变换。

可选地，如图3所述，通过tdr测试仪器获得所述芯片内部电路301的tdr阻抗曲线时，为了获得芯片内部的tdr曲线接近芯片真实工作环境下的tdr阻抗曲线，通过信号接收芯片测量工装的方式对目标芯片604进行测试。

所述信号接收芯片测量工装包括第一电路板601、第一测试芯片区605、接收端测试点603和第一地平面亮铜区602。所述第一电路板601用于装配所述目标测试芯片，并在所述第一电路板601上引出测试点。所述第一测试芯片区605用于放置所述目标芯片604。所述接收端测试点603用于和tdr测试仪器测试探头电性连接。所述第一亮铜区用于使得网络分析仪测试探头接地。

步骤s200，根据所述tdr阻抗曲线的数据获得所述芯片内部电路301的等效电路。

在本实施例中，所述信号测试系统通过tdr原理计算获得所述芯片内部电路301等效电路。具体地，tdr测试仪器通过向传输导线发送一个脉冲或者阶跃信号，当传输路径中发生阻抗变化时,部分能量会被反射,剩余的能量会继续传输，通过所述阶跃信号的幅值和反射信号的幅值可以计算出反射系数ρ，反射系数ρ可表示为：

其中，z0表示测试信号源的阻抗，z表示待测节点的阻抗，vincident表示阶越信号的幅度，vreflected表示反射信号的幅度。因为入射的阶跃信号的幅度vincident是已知的变量，所以只要测量反射阶跃冲的幅度vreflected就可以计算出发射系数ρ。又因为所述tdr测试仪器的输出阻抗z0为已知的变量，所述待测节点的阻抗z可表示为：

步骤s300，获取需要施加到所述芯片外部管脚303上的测试信号的数据。

具体地，所述信号测试系统包括信号测量装置和信号发生芯片，所述信号发生芯片用于产生测试信号。可选地，所述信号测试装置可以是示波器，所述示波器的测试探头检测该信号发生芯片504发送的测试信号。所述示波器对所述测试信号进行快速采样从而得到测试信号的波形数据。

如图4所述，所述测试信号发生装置是信号发生测量工装的一部分。所述信号发生测量工装用于模拟发送信号的芯片真实的工作环境。所述信号发生测试工装包括第二电路板501、第二测试芯片区505、发送端测试点503、电源、时钟、复位电路、调试电路和第二地平面亮铜区502。

所述第二电路板501用于装配信号发生测试芯片、电源、时钟和复位电路以及调试接口电路，并在所述第二电路板501上引出发送信号测试点。其中所述第二测试芯片区505用于安装信号发生芯片504。所述发送端测试点503用于方便所述信号测试仪器通过所述发送端测试点503进行信号测试。所述第二地平面亮铜区502用于用于方便所述信号测试仪器的测试探头接地。

所述信号发生测试芯片通过与第二电路板501上的电源、时钟、复位电路以及调试接口相连接，共同组成一个最小系统。其中所述电源用于为所述信号发生芯片504提供运行所需要的电源。所述时钟电路为信号发生芯片504提供时钟驱动信号，所述复位电路用于在所述信号发生芯片504运行故障时对其进行复位。调试接口电路用于信号测试系统向该信号发生芯片504发送调试命令以实现对该信号发生芯片504的控制。

步骤s400，根据所述等效电路模型和所述测试信号的数据计算所述测试信号通过所述芯片内部电路301传导至所述芯片内部硅片300管脚的仿真波形数据。

具体地，所述信号测试系统获取信号测试系统预设的仿真精度，该仿真精度用于表示对芯片内部硅片300管脚进行仿真时的时间精度。同时所述信号测试系统通过tdr阻抗曲线的数据随时间的变化关系获得所述等效电路模型信号传输延时参数。

所述信号测试系统根据芯片内部电路301的等效电路模型，获得该等效电路模型中的节点数量。所述节点表示测试信号沿等效电路传导时，电路阻抗发生变化的位置。

所述信号测试系统根据芯片内部电路301的tdr阻抗曲线数据随时间的变化关系，获得测试信号传导至各个节点的时间。所述信号测试系统根据所述测试信号传导至各个节点的时间，依次计算该测试信号传导至各个节点的仿真波形数据，从而实现对芯片内部硅片300管脚信号的仿真。

所述根据测试信号传导至各个节点的时间，依次计算该测试信号传导至各个节点的仿真波形数据，从而实现对芯片内部硅片300管脚信号的仿真的步骤包括：

所述信号测试系统根据所述测试信号传导至每个节点的时间，依次将测试信号传导至的节点作为目标节点。

所述信号测试系统计算所述目标节点在所述测试信号的作用下的仿真波形数据。

所述信号测试系统判断沿所述测试信号传导方向，所述节点中的最后一个节点的反射波是否传导至所述目标节点。

如果所述下一个节点的反射波传导至目标节点，所述信号测试系统将传导至的反射波和所述目标节点的波形相互叠加。

例如，所述沿测试信号传导方向，芯片内部电路301模型依次包含a、b、c、d和e共5个节点，该测试信号传递至芯片内部等效电路模型的某个节点时，会产生沿测试信号传导方向的反射波和沿测试传导方向相反的反射波，定义沿测试信号传导方向的反射波为前向反射波，沿测试传导方向相反的反射波为后向反射波。假设测试信号传导至b节点，根据b节点的阻抗值计算b节点的仿真波形b1，所述仿真波形b1作为所述c节点的测试信号，所述反正波形1传递至c节点，根据c节点的阻抗计算c节点的仿波形c1，以此类推，依次计算测试信号沿信号传导方向经过各个节点产生的仿真波形d1，仿真波形e1，其中规定最后一个节点产生的仿真波形中的后向反射波称为后向入射波。该后向入射波沿向测试信号源端方向传导，依次经过各个节点，并在各个节点产生仿真波形d2、仿真波形c2、仿真波形b2以及仿真波形a2。将后向入射波在目标节点产生的仿真波形和源端测试信号在各个节点产生的仿真波形叠加，进而得到各个节点的最终仿真波形。

本发明提供的芯片内部硅片管脚信号仿真方法及装置，所述信号测试系统通过获取所述芯片内部电路301的tdr阻抗曲线的数据；根据所述tdr阻抗曲线的数据获得所述芯片内部电路301的等效电路模型；获取需要施加到所述芯片外部管脚303上的测试信号的数据；根据所述等效电路模型和所述测试信号的数据计算所述测试信号通过所述芯片内部电路301传导至所述芯片内部硅片303管脚的仿真波形数据。该方法及装置提供了一种在无法获知芯片内部详细封装信息的情况下，通过信号测试系统仿真出测试信号传导至芯片内部硅片303管脚的信号，进而判断信号质量是否满足设计要求。该方法很好地解决芯片内部硅片303管脚信号法直接测量的技术难点，具有极大的推广价值。

在本申请所提供的实施例中，应该理解到，所揭露的装置和方法，也可以通过其它的方式实现。以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，附图中的流程图和框图显示了根据本申请的多个实施例的装置、方法和计算机程序产品的可能实现的体系架构、功能和操作。在这点上，流程图或框图中的每个方框可以代表一个模块、程序段或代码的一部分，所述模块、程序段或代码的一部分包含一个或多个用于实现规定的逻辑功能的可执行指令。也应当注意，在有些作为替换的实现方式中，方框中所标注的功能也可以以不同于附图中所标注的顺序发生。例如，两个连续的方框实际上可以基本并行地执行，它们有时也可以按相反的顺序执行，这依所涉及的功能而定。也要注意的是，框图和/或流程图中的每个方框、以及框图和/或流程图中的方框的组合，可以用执行规定的功能或动作的专用的基于硬件的系统来实现，或者可以用专用硬件与计算机指令的组合来实现。

另外，在本申请各个实施例中的各功能模块可以集成在一起形成一个独立的部分，也可以是各个模块单独存在，也可以两个或两个以上模块集成形成一个独立的部分。

所述功能如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本申请的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本申请各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：u盘、移动硬盘、只读存储器(rom，read-onlymemory)、随机存取存储器(ram，randomaccessmemory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上所述，仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。