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Power Tester 功率循环测试平台及应用案例

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Mentor IC/PCB 设计工具产品资料及应用案例

目录

公司简介 ....................................................................................................................................................................... 3

Power Tester 1800A 功率循环测试平台 ...................................................................................................................... 4

一、关于 MicReD ............................................................................................................................................... 5

二、关于贝思科尔 ............................................................................................................................................. 6

三、 Power Tester 产品概述 .............................................................................................................................. 8

Power Tester 1800A 功率循环测试设备概述 ..................................................................................................12

PWT 设备测试详述 ............................................................................................................................................20

一、热瞬态测试 .......................................................................................................................................20

二、全新测试模式：同时进行功率循环和热测试模式 .......................................................................22

三、测试流程详述 ...................................................................................................................................25

功率循环施加策略 .............................................................................................................................................30

技术亮点 .............................................................................................................................................................31

PWT 产品型号参数比较 ....................................................................................................................................31

部分 PWT 正式用户列举 ...................................................................................................................................33

Xpedition Enterprise 功能简介...................................................................................................................................35

概述 .....................................................................................................................................................................35

PCB 布局规划 ....................................................................................................................................................35

3D PCB 设计 ..............................................................................................................................................35

约束定义 .............................................................................................................................................................35

区域规则 .............................................................................................................................................................36

动态覆铜 .............................................................................................................................................................36

Sketch Router(草图布线) ..................................................................................................................................36

高级互连布线 .....................................................................................................................................................36

交互式布线 .........................................................................................................................................................37

自动布线 .............................................................................................................................................................37

PCB 实时协同设计 ............................................................................................................................................37

拓扑布线和规划 .................................................................................................................................................37 PADS Standard Plus ....................................................................................................................................................38

概述 .....................................................................................................................................................................38

原理图设计 .........................................................................................................................................................38

元器件管理 .........................................................................................................................................................38

归档管理 .............................................................................................................................................................39

仿真与分析 .........................................................................................................................................................39

信号完整性分析 .................................................................................................................................................39

热分析 .................................................................................................................................................................40 PCB Layout ........................................................................................................................................................40

3D 可视化和编辑 ..............................................................................................................................................40

布线 .....................................................................................................................................................................40

高级 PCB 选项 .................................................................................................................................................40

可测试性设计 .............................................................................................................................................40

高速自动布线 .............................................................................................................................................41

高级封装 .....................................................................................................................................................41

PADS Professional 功能简介 .....................................................................................................................................42

概述 .....................................................................................................................................................................42

元器库及管理 .....................................................................................................................................................42




原理图设计 .........................................................................................................................................................43

约束管理器 .........................................................................................................................................................43

一流的 PCB 设计工具 .......................................................................................................................................43

信号完整性仿真 .................................................................................................................................................43

数模混合仿真 .....................................................................................................................................................44

板级热分析 .........................................................................................................................................................44

生产数据准备及输出 .........................................................................................................................................44

设计数据版本管理 .............................................................................................................................................45

DXdesigner 功能简介 .................................................................................................................................................46

概述 .....................................................................................................................................................................46

易用性 .................................................................................................................................................................46

多网络智能连接 .................................................................................................................................................47

企业级物资信息集成 .........................................................................................................................................47

设计仿真一体化 .................................................................................................................................................47

原理图、PCB 工具的紧密集成 ........................................................................................................................48

多人协同设计 .....................................................................................................................................................48

模块化与设计复用 .............................................................................................................................................49

射频、模拟、数字混合电路设计 .....................................................................................................................49 Tanner ASIC/MEMS/Photonics ..................................................................................................................................50

Tanner ASIC 设计 ............................................................................................................................................50

Tanner MEMS 设计 ..........................................................................................................................................51

Tanner Photonics 设计 ......................................................................................................................................53

物理验证工具 Calibre .......................................................................................................................................55

HDL 验证平台—ModelSim/QuestaSim ....................................................................................................................58

仿真技术 .............................................................................................................................................................58

形式化分析及 CDC 检查技术 ............................................................................................................................59




公司简介

深圳市贝思科尔软件技术有限公司（BasiCAE）成立于 2011 年，专注于为国内高科技电子

及半导体等行业提供先进的电子/结构设计、热、电磁、结构仿真分析与设计数据信息化管理

的解决方案和咨询服务。公司凭借强大的技术服务能力与专业的服务态度，赢得了业界的广泛

认同与多年稳定合作，其中包括华为、中兴、展讯、Intel、三星、意法半导体、格力、TCL、

长虹、中车集团等国内外行业巨头，也不乏中科院、北京大学、南方科大、香港科大、中山大

学等一流科研院校。

贝思科尔与国际上领先的专业软件供应商有着广泛的合作，乐意于将国外优秀的设计工具、

管理平台乃至前沿的开发理念引入中国市场，帮助本土的电子研发企业提升设计效率和产品可

靠性。我们的合作伙伴包括：Mentor, A Siemens Business（明导科技,EDA）、Siemens Digital

Industries Software（西门子数字化工业软件，CAE/PLM）、Lumerical（光芯片仿真）、IO

Methodology（IBIS 建模）、SKILLCAD（芯片布线设计加速）等。贝思科尔同时拥有十多项自主

知识产权的软件产品，如用于电子设计可靠性检查的 DFM Automation 与 EMI Automation，用

于电子元器件库管理的 Logic CIS等。

贝思科尔总部位于深圳科技园，并在香港、上海、北京、成都设有办事处和研发中心。公

司现有员工近 50 人，技术和研发团队近 30 人，超过 90%的员工具有本科以上学历，其中技术

骨干均有华为、中兴、OPPO、Mentor、Cadence、Altium、达索等业界知名公司的多年工作背

景。

贝思科尔承诺客户在使用软件过程中遇到任何技术问题都可通过电话

(+86-400-816-0326) 或电邮（[email protected]）的方式通知我公司。我们在上海、深圳、

成都和北京的工程师可同时收到邮件，并在最快的时间内给予答复。根据以往的经验，绝大部

分问题可在不超过 24 小时（1 个工作日）之内回复并解决；通过电话、邮件无法解决的问题，

我们会安排视频通话的方式协助客户的工程师查找并排除问题。遇到特殊紧急的技术问题，我

们会在两个工作日内安排工程师到现场协助解决问题，对于软件的缺陷或功能瓶颈问题，我们

会在当天提交给原厂商的技术服务团队寻求最终解决方案。

贝思科尔将扎根本土市场，以客户需求为导向，以服务客户为理念，以帮助客户创造价值

为目标！立志为国内电子半导体行业的发展贡献力量！

mailto:或电邮（[email protected]）的方式通知我公司。我们在上海、深圳、成都和北京的工程师可同时收到邮件，并在最快的时间内给予答复。根据以往的经验，绝大部分问题可在不超过4小时（半个工作日）之内回复并解决；通过电话、邮件无法解决的问题，我们会安排视频通话的方式协助客户的工程师查找并排除问题。遇到特殊紧急的技术问题，我们会在两个工作日内安排工程师到现场协助解决问题，对于软件的缺陷或功能瓶颈问题，我们会在当天提交给原厂商的技术服务团队寻求最终解决方案。









Power Tester 1800A 功率循环测试平台

深圳市贝思科尔软件技术有限公司网址：www.basicae.com 地址：深圳市南山区科丰路 2 号特发信息港 B座 1203-1204 室




一、关于 MicReD

MicReD 于 1997 在匈牙利布达佩斯成立，2008被 Mentor Graphics 收购，并入到 MAD事业

部；Mentor是电子设计自动化技术的领导产商，它提供完整的软件和硬件设计解决方案，让客

户能在短时间内，以最低的成本，在市场上推出功能强大的电子产品。当今电路板与半导体元

件变得更加复杂，并随着深亚微米工艺技术在系统单芯片设计深入应用，要把一个具有创意的

想法转换成市场上的产品，其中的困难度已大幅增加；为此 Mentor 提供了技术创新的产品与

完整解决方案，让工程师得以克服他们所面临的设计挑战。

2016 年底 Mentor Graphis 被 Siemens 收购，MAD 事业部并入到 Simcenter 产品线。西门

子数字化工业软件近年来持续收购扩充新的产品线，形成多学科，多领域，多部门，多视角，

围绕“工业 4.0”及“数字化双胞胎”的全线解决方案。Siemens Simcenter 整合了 Mentor 的

电子散热仿真和测试，流体仿真等解决方案。




二、关于贝思科尔

深圳市贝思科尔软件技术有限公司（以下简称“贝思科尔”），公司是中国 CAEV&V(双 V模

型)工程倡导者，是国内专注工程 CAE 软硬件销售、CAE应用流程开发、工程咨询服务及仿真体

系建设服务的专业机构，并获高新企业资质。公司在结构振动控制、电子产品热管理、电磁兼

容防护、噪声控制四大领域具备丰富的经验。结合国外高端客户的实践经验，并在超过 15年

的研发活动实践中不断探索和总结，在国内率先推出了“基于不确定性消除”的仿真应用开发

技术，以及“基于能量认知”的仿真及测试测量综合应用技术。

多年的应用实践证明，全面采用贝思科尔公司的仿真应用工程理念和实施方法，可显著加

快企业应用仿真技术的效率和质量，提高企业数字化研发水平，加快推进产品的研发效率提升、

产品品质目标达成以及成本优化。

自 2011 年成立以来，贝思科尔与国内众多领先企业，包括华为、中兴、格力、美的、海

尔、中广核、展讯、新华三、OPPO、小米、中车等，造就了数以百计的成功合作典范。

数字化样机技术早已成为全球高科技产品研发的必备手段。实践证明，企业要快速应用起

来，借助外力、走合作化的道路是一条高效、可行的捷径。基于企业现状，完全可以充分利用

第三方资源提供的支持，快速提升仿真应用能力，在合作的过程中，发展自身的仿真技术团队，

通过学习、借鉴、实践、积淀、优化、发扬不断加强自身的数字化样机工程能力建设，形成支

撑企业持续发展的“数字双胞胎”战略。

电子产品因环境因素引起的失效比例(来源:美国空军)

随半导体器件的广泛应用，工程界及科学界一起，共同致力于开展对热的持续研究。

结温与电子产品寿命的关系(来源:GECResearch）




三、Power Tester 产品概述

Power Tester 功率循环实验测试设备是在 T3Ster 瞬态热测试系统上发展而来的，T3Ster 系统是一个智能化的瞬态热

测试系统，它由硬件和软件组成，专业的测量半导体器件的热学属性；T3Ster 系统是一个计算机控制的设备，它与 P

C 一起使用，可以对瞬态热测试进行控制，并通过 T3Ster-Master 软件对瞬态热测试的结果进行评估和分析。设备能

够对被测的半导体器件施加预先设置的加热功率，并记录半导体器件在这个加热功率下的复杂的热学反应。通过 T3St

er-Master 软件拥有对测试后的原始数据，也就是温度随时间的瞬态变化曲线，进行分析和处理的能力，从而将热流路

径上各层材料的热阻和热容的特性，包括半导体器件封装内部的 Die Chip、Die Attach、Lead Frame、Insulator、

底壳金属散热器和封装外部的导热硅脂和热沉的热阻和热容的特性，通过结构函数非常详细的呈现出来。Power Tester

带两套软件，一套是 Power Tester 后处理软件，一套是 T3Ster Master 软件。Power Tester 设备分析和处理的结果可

以进一步与半导体器件的仿真结果相比较，对仿真模型进行修正，从而提高设计能力。

Power Tester 首次同时集成了自动功率循环、热测试以及结构函数分析功能，客户只需要一个平台就能够在线器件进行

热测试及可靠性研究（一机两用：一种设备两种用途，提高设备性价比）。




Power Tester 在功率循环过程中实时监控电流（包括栅极电流）、电压以及结温等参数，并定期执行热瞬态测试，利用

结构函数分析循环过程中封装结构的改变和缺陷等。

Power Tester 可以用于帮助客户加强以及加速封装结构研发、可靠性测试以及可靠性筛选等工作。

Power Tester 可以帮助用户设计更加可靠的电子封装产品。Power Tester 提供的特性化测试数据，可以直接导出给热

仿真软件 FloTHERM/FloEFD（通过 calibration 接口），利用实测结果来实现模型自动校准功能，帮助用户得到精确

的，符合实际的仿真模型。




Power Tester 可以帮助用户获得功率电子器件在真实应用条件下的使用寿命。

Power Tester 功率循环测试设备既可以对包括 IGBT 器件在内的电力电子器件进行功率循环测试即对被测电力电子器

件施加应力测试，还可以通过瞬态热测试对包括 IGBT 器件在内的电力电子器件进行热特性测量。特别是在功率循环测

试中通过周期性进行的瞬态热测试得到的结构函数，和因为 Power Tester 功率循环测试设备监控指标值超标而触发的

瞬态热测试得到的结构函数，可以清晰的显示出随着功率循环测试的进行，包括 IGBT 器件在内的电力电子器件内部的

降级过程（如下图所示）；利用结构函数分析循环过程中封装结构的改变和缺陷等，可以实时、在线式的对器件失效原

因进行确认，而并不需要将被测器件转移到实验室中进行失效分析，保证测试结果的精度及准确性；这样可以大大减少

可靠性测试时间，甚至缩短总的测试时间为原来测试时间的 1/10。




结构函数可以清晰的显示出随着功率循环测试的进行，包括 IGBT 器件在内的电力电子器件内部的降级过程

图片中显示出了 Die attach 部分的热阻在 20000 次功率循环后，显著降级、变化过程

Power Tester 功率循环测试设备还可以测试功率晶体管，功率二极管，SiC 和 GaN 材料的 MOSFET 、IGBT 等功率

电力电子器件。测试出来的结构函数，路径的每个部分代表热量遇到的物理结构；物理结构与 RC 路径的各部分之间存

在相关性。




Power Tester 1800A 功率循环测试设备概述

Power Tester 1800A 功率循环测试设备是一种独特的设备，它是一个工业化的解决方案，

与传统的、单一功能的功率循环测试设备相比有很大的不同并具有极大的优势。

Power Tester 1800A功率循环测试设备既可以对包括 IGBT 器件在内的电力电子器件进行功

率循环测试即对被测电力电子器件施加应力测试，还可以通过瞬态热测试对包括 IGBT 器件在

内的电力电子器件进行热特性测量。特别是在功率循环测试中通过周期性进行的瞬态热测试得

到的结构函数，和因为 Power Tester 1800A 功率循环测试设备监控指标值超标而触发的瞬态热

测试得到的结构函数，可以清晰的显示出随着功率循环测试的进行，包括 IGBT 器件在内的电力

电子器件内部的降级过程。此外，Power Tester 1800A 功率循环测试设备还可以测试功率晶体管，

功率二极管，MOSFET 和其他功率电力电子器件。

Power Tester 1800A 功率循环测试设备电源部分的设计采用了 3 通道的架构，可以同时并

行输出 3 路加热电流。当测试设备工作在 3 通道架构下时，可以同时输出 3 路最大为 600A 的

加热电流，等效于 3 个独立的 600A 的电流源。在满足 VCE 器件导通电压总和最大为 12V 的情

况下，可以对最多为 3X4=12 个的 IGBT 器件同时进行功率循环测试或者进行瞬态热测试，扩

展了测试设备的能力、利用率和生产效率。

Power Tester 1800A 功率循环测试设备具有可靠、方便、准确的对包括 IGBT 器件在内的被

测电力电子器件进行温度敏感参数的测量和校准的能力。

Power Tester 1800A 功率循环测试设备拥有 7 个温度测量点，分别位于：

1、左、右冷板的出水口，测量出水口的温度，使用 PT100 温度传感器，0.1°C 分辨率，精度

+1% + 0.5°C；

2、左、右冷板上，测量被测半导体器件的壳温，使用 PT100 温度传感器，0.1°C 分辨率，

精度+1% + 0.5°C；

3、另外还有 3 个温度传感器的输入端，用来测量 IGBT 器件封装的温度，可以使用嵌入

式的 NTC 或者热电偶；精度由温度传感器决定；可以在功率循环测试中和瞬态热测试中

测量使用；

4、




冷板尺寸是 400mmX300mm

1）左板

用于 K-系数测试

需要外部的温控循环设备(推荐 Julabo)

2）右板

用于功率循环

需要外部的冷水机或者循环水

电气阀(自动控制流量开/关)

可配置冷却液流量 (手动)

3）样品固定夹具

每块冷板上配备有可移动的导轨，导轨上有压紧杆。

可以将器件固定在冷板上任意位置.

4）液体泄漏保护

内嵌液体探测器，配备泄漏排水管

5）通过 T 型阀门，用户可以使用自己的液冷板，用户可以自行定制化，或者找我司定制化

6）PWT 600A 和 PWT2400A 不包含液冷板，用户可以使用自己的液冷板；用户可以自行定制化，或者找我司定制化




Power Tester 1800A 功率循环测试设备由于采用了 3 个电流通道的架构，因此设备可以在

高达 1800A 加热电流的情况下对单一的 IGBT 器件进行测试；还可以在 3 个电流通道，每个电

流通道最大为 600A，在满足 VCE 器件导通电压总和最大为 12V 的情况下，可以对最多为 3X4=12

个的 IGBT 器件同时进行功率循环测试或者进行瞬态热测试。当 3X4=12 个独立的 IGBT 器件同

时进行测试时，软件中每个电流通道关于时间的参数必须设置成一致，此时设备运行在同步的

工作模式下。

Power Tester 1800A 功率循环测试设备数据测试及采集的能力如下：

1、具有 3 个测试通道用来采集功率循环测试和瞬态热测试的原始数据；

2、每个测试通道具有±12V 的电压输入范围；

3、每个测试通道具有最高 16µV 的电压分辨率，对应结温测试精度为 0.01℃；

4、每个测试通道电压信号的采样分辨率为 1µs；

5、高精度和连续的采样确保作为循环次数和/或者测试时间的函数的 IGBT 器件的导通电压

VCE 和门电流 IGATE 进行实时在线监控；

图：正在进行功率循环测试的 IGBT 器件

Power Tester 1800A 功率循环测试设备的长、宽、高在不包括信号灯塔的情况下分别为：

1630mm、980mm 和 1400mm，设备可以放置在可靠性实验室条件下或者电力电子器件的生

产环境中使用，方便、可靠。

Power Tester 1800A 功率循环测试设备在包括 IGBT 器件在内的被测电力电子器件进行测

试时，工作区域是封闭的，并被绝热的聚碳酸酯的防护罩所覆盖，以确保长时间的测试能够

不间断的运行，并且安全、可靠。如下为安全设计：

1）一体化实验箱设计

2）透明的 Lexan 保护罩方便目测，防止测试期间受外界干扰

3）自动探测保护罩是否打开大电流仅在保护罩关闭的情况下才允许开起防止被高温金属烫

4）烟雾探测器系统将会紧急停止一旦探测到烟雾

5）液体泄漏探测器系统将会紧急停止一旦探测到液体泄漏

6）系统状态灯塔

7）紧急停止按钮




Power Tester 1800A 功率循环测试设备具有一个安装在灵活的、符合人体工程学机械臂

上 15 吋触摸屏的工业一体机，操作方便可靠，可长时间的运行无故障。

计算机配置

1）内嵌控制 PC 高可靠性工控机& 自带操作系统保证长时间工作的稳定性

2）触摸屏操作不需要鼠标或键盘

3）为 PC 专门提供 UPS,保证紧急断电或其他情况下的数据安全

图：Power Tester 1800A 功率循环测试设备前视图

Power Tester 1800A 功率循环测试设备在封闭的测试区域中包括两块冷板，尺寸是

400mmX300mm。

1、冷板上通过专用的夹具可以放置所有类型的电力电子器件，包括 IGBT 器件；

2、其中一块冷板配合外接的液冷循环器可以用来对 IGBT 器件进行温度敏感参数的测量和

校准，液冷循环器可以作为恒温控制设备使用；

3、另一块冷板可以连接厂务水对 IGBT 器件进行瞬态热测试和进行功率循环测试；

4、 IGBT 器件可以快速方便的使用专用夹具安装在冷板上，IGBT 器件尺寸和放置在冷

板上的位置可以通过专用夹具，很灵活的进行配置。




图：放置在冷板上的 IGBT 器件

Power Tester 1800A 功率循环测试设备配合外接的液冷循环器和外接的厂务水使用的时

候，液冷循环器和厂务水可以在外部进行连接，连接器接头位于设备的背面。

图：Power Tester 1800A 功率循环测试设备后视图




Power Tester 1800A功率循环测试设备具有极高的安全性能。设备具有一个标准4 色信号

灯塔，用来指示设备操作的状态。在封闭的测量区域装有安全传感器功能，一旦触发，Power

Tester 1800A功率循环测试设备可以立即关掉加热电流的输出，保证操作人员和设备的安全，

这些安全传感器功能包括：

1、烟雾报警功能；

2、过温报警功能；

3、安装有冷板漏液传感器，具有冷板漏液报警功能；

4、当使用厂务水的时候，测量用的冷板上安装有水流量传感器，实时显示当前的厂务水流量；

5、当出现意外情况时，可以使用手动急停按钮，切断设备电源，保证安全；

6、加热电流只有在聚碳酸酯的防护罩被闭合和操作人员不会触碰测量区域的时候才能输

出，可以保证操作人员和设备的安全；

图：位于设备内部的安全功能控制盒




Power Tester 1800A 功率循环测试设备对设备的控制是通过一个运行在设备内部工业电

脑上的专用设备控制软件和评估分析软件完成的。软件具有以下的优点：

1、用户界面是用户友好的界面，并通过触摸屏进行操作；

2、用户可在操作员模式和工程师模式下进行选择和操作，软件的设计目标是使用者不需

要具有或者只具有有限的工科知识背景；

3、较早的测试结果可以被审阅并通过 USB 存储器和局域网进行下载；

Power Tester 1800A 功率循环测试设备的软件除了具有以上通用软件所应具有的优点外，

软件在功率循环测试中和瞬态热测试中还实现了以下的优势：

1、自动检测包括 IGBT 器件在内的被测电力电子器件的结温是否稳定；

2、自动进行电压测量范围的选择和补偿；

3、自动识别 Die Attach 层热阻的增加

以上功能的实现，可以帮助设备操作人员方便、快速、准确的对 IGBT 器件进行功率循环

测试和瞬态热测试的设置，更使得功率循环测试和瞬态热测试的设置准确、可靠，为 IGBT 器

件得到真实、有效的测试结果，打下了良好的基础。




图：软件主界面和器件进行设置的界面

Power Tester 1800A 功率循环测试设备是一种独特的设备，具有两种测试模式，既可以

作为 Power Cycling 功率循环测试设备使用，还可以作为瞬态热测试设备使用。这就决定了

Power Tester 1800A 功率循环测试设备具有极高的性价比，和广泛的工业化应用。

Power Tester 1800A 功率循环测试设备的测试模式如下：

瞬态热测试测量模式：

1、对于包括 IGBT 器件在内的被测电力电子器件的结温和热阻等热学特性，可以按照

JEDEC JESD 51-1 规定的静态测试法进行瞬态热测试；

2、基于瞬态热测试的结果，可以生成结构函数；

3、实现基于 JEDEC JESD 51-14 规定的双界面瞬态热测试方法，对包括 IGBT 器件在内的

被测电力电子器件实现结壳热阻的测量；

功率循环测试和瞬态热测试联合测量模式：

1、对于包括 IGBT 器件在内的被测电力电子器件通过功率循环测试施加应力测试，并且执

行周期性的瞬态热测试，用来监控可能发生的 Die-attach 的降级和其它可能发生的结

构性的失效；

2、监控作为循环次数和/或者测试时间的函数的器件导通电压、门电流和被选择的温度

传感器输出的变化；

3、瞬态热测试的频率可以由用户进行设定，并且如果设备检测到门电流或者器件导通电

压增加，将会自动提高在功率循环实验中的瞬态热测试的频率；

图：功率循环测试中单循环后器件导通电压的变化和多循环后器件导通电压的变化

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PWT 设备测试详述

一、热瞬态测试：

用于测试待测器件的结温，热阻，并进行结构函数分析

– 遵循 JEDEC JESD 51-1 静态测试法

– 遵循 IEC 60747 的测试方法

– 利用结构函数分析散热路径的热传导结构

– 支持利用 JEDEC JESD 51-14 标准定义的瞬态热界面法测试结壳热阻 RthJC

1）K 系数(K-Factor)测试


2）热阻测试

1、使用测试小电流取得被测半导体器件温度系数(mV/℃，得到正向电压随温度变化的关系)

2、使用大电流进行加热

3、当达到热平衡状态时，切换成小电流测量(切换时间小于 1µs)

4、当切换到测试电流后,被测半导体器件的正向电压被测量并记录下来，直到和环境温度达到新的热平

衡状态。被记录下来的正向电压数值通过被测半导体器件的温度系数(mV/℃)被转换成为相应的温度随时间

变化的关系。

3）结构函数分析——描述器件热传导路径的模型


1. 结构函数上越靠近 y 轴的地方代表着实际热流传导路径上接近芯片有源区的结构，而越远离 y 轴的地

方代表着热流传导路径上离有源区较远的结构。

2. 积分结构函数是热容—热阻函数，曲线上平坦的区域代表器件内部热阻大、热容小的结构，陡峭的区

域代表器件内部热阻小、热容大的结构。

3. 在结构函数的末端，其值趋向于一条垂直的渐近线，此时代表热流传导到了空气层，由于空气的体积

无穷大，因此热容也就无穷大。从原点到这条渐近线之间的 x 值就是结区到空气环境的热阻，也就是

稳态情况下的热阻 Rja 。

二、全新测试模式：同时进行功率循环和热测试模式

– 利用功率循环对待测器件施加老化应力

– 根据器件达到失效的循环数预估其寿命

– 功率循环期间定期进行热瞬态测试，并监控系统参数 (VCE 和 IGate )

– 功率循环期间，任何与老化降级相关的热效应都可以在不移动待测器件的情况下通过结构函数在线

监测

– 系统会根据用户提前设定的条件增加热瞬态测试的频率

1）功率循环模式

Power Tester 1800A 功率循环测试设备在功率循环测试和瞬态热测试联合测量模式

下，可以支持多达 4 种不同的功率控制模式：

1、恒定加热电流模式(PCsec)：

稳定的 Ton和 Toff时间；

被测压接式 IGBT 器件的降级对得到的结温变化幅度有直接的影响；


最严格的进行功率循环的方式；

2、恒定结温差模式：

稳定的 Ton和 Toff时间，自动计算并调节加热电流，确保结温差恒定；

3、恒定功率模式：P v

稳定的 Ton和 Toff时间，自动计算并调节加热电流，确保功率恒定；

4、恒定壳温差模式ΔT C ：循环中改变冷板的热传导系数 (PCmin)

在功率循环测试中随着 Ton和 Toff的时间，同步改变冷板内冷却液的流量；

对被测压接式 IGBT 器件的壳温创造出恒定的温度变化；使得基板的焊接层发生失效

稳定的 Ton和 Toff时间，自动计算并调节加热电流，确保壳温差恒定；

适用于长时间周期的功率循环测试；

图：为确保 ΔTj 保持稳定，驱动电流变化的过程

2）、功率循环功能

– 功率循环期间，记录的数据包括：

电学参数：UCE ，栅极电流 I(g,off)， ΔP 等

热学参数：ΔTJ ， Tjmax， Tjmin，， ΔTJ / ΔP，Rth 以及结构函数等


电学参数记录

热学参数记录


功率循环信息记录

三、测试流程详述：

1、创建器件并定义器件参数

（1）定义器件种类并选择测试方法。系统会根据用户的选择自动切换不同的接线方式

创建器件


（2）、设置 k 系数测试参数

用户可设置测试电流，栅压，温度范围以及温度稳定判据

器件定标参数设置

2、热阻测试

设置热测试的参数，用户可自定义测试时间，也可以使用自动热稳态判定。


3、功率循环测试

（1）设置功率参数,包括热测试加热电流，功率循环电流等

功率参数设置

（2）设置测试参数

设置热测试间隔时间，栅极电流测试间隔时间等。

测试参数设置


用户可提前预设电压，结温，电流等参数，当该指标达到一定条件后，可以自动更改热测试间隔。

自动测试间隔设置

（3）设置功率循环参数

选择功率循环模式，设置 on 和 off 的时间以及最大功率循环数等参数

设置功率循环参数


（4）设置失效判据

用户可通过绝对值或者百分比的方式设置器件失效的判据，当器件参数达到失效判据，功率循环将停止。

设置失效判据

（5）设置液冷板的水流量

设置水流量

功率循环施加策略：

1、恒定加热电流模式(PCsec)：

稳定的 Ton和 Toff时间；

被测压接式 IGBT 器件的降级对得到的结温变化幅度有直接的影响；

最严格的进行功率循环的方式；

2、恒定结温差模式：

稳定的 Ton和 Toff时间，自动计算并调节加热电流，确保结温差恒定；

3、恒定功率模式：P v

稳定的 Ton和 Toff时间，自动计算并调节加热电流，确保功率恒定；


4、恒定壳温差模式ΔT C ：循环中改变冷板的热传导系数 (PCmin)

在功率循环测试中随着 Ton和 Toff的时间，同步改变冷板内冷却液的流量；

对被测压接式 IGBT 器件的壳温创造出恒定的温度变化；使得基板的焊接层发生失效

稳定的 Ton和 Toff时间，自动计算并调节加热电流，确保壳温差恒定；

适用于长时间周期的功率循环测试；

技术亮点

1、先进的测试理念：同一个测试平台可以同时进行功率循环和热测试，任何与老化降级相关的热效应都可

以在不移动待测器件的情况下通过结构函数在线监测，与传统的老练设备相比更加节省时间，能获得完整

的实效数据。

2、先进的测试技术：使用世界领先的热测试设备 T3Ster 的热瞬态测试技术及结构函数分析方法。

3、测试范围广：测试包括功率 MOSFET，功率 IGBT 以及功率二极管等电力电子设备。

4、简单易用的触摸屏界面：功率循环测试期间能够记录包括电流、电压、结温、结构函数以及结构改变等

信息在内的参数。

5、多种功率循环模式：测试平台包含了恒定时间 Ton 和 Toff，恒定电流，恒定壳温变化 ΔTC，恒定结温变

化 ΔTJ 以及恒定功率变化 ΔP 等模式。

6、实时结构函数诊断：方便用户快速地获得循环过程中的缺陷，对应的循环数以及失效原因等。

7、无需功率循环后的实验室检测及破坏性失效分析：无需再使用传统的 x 射线、超声波或者其他的破坏性

方法来进行失效分析。

8、测试操作简便：用户只需根据提示将器件对应管脚连接到设备，无需了解器件的具体接线方式。

PWT 产品型号参数比较：


部分 PWT 正式用户列举：

1、Worldwide customers

Infineon headquarters, Munich Infineon, Regensburg

Philips Research Philips Semiconductors Philips Lighting

IBM Research


2、国内及台湾用户


Xpedition Enterprise 功能简介

概述

Xpedition®是一个真正的企业级解决方案，具有完整的设计流程，包括库设计与管理、

原理图设计、PCB 设计、生产数据的处理、SI 仿真、EMC/EMI 分析、热分析及数模混合仿

真等，确保设计数据在整个流程中无缝传递，它将协同设计的思想和业界最先进的设计和分

析功能融合，为设计者提供顶级的布局布线能力和协同特性可以完成任何复杂 PCB 设计，

并且能够在很大程度上简化和加速 PCB 设计过程，是一款专门针对有多个设计团队和复杂

组织结构的大公司和科研院所的系统设计平台。

PCB 布局规划

利用 Xpedition Layout 布局规划功

能，设计师可以按照原理图页、功能模

块、信号流向等前期输入数据，根据 PCB

结构，进行快速预布局。一方面设计师

可以在 PCB 设计初期快速评估 Layout

布局的可行性，另一方面可以在 PCB 环境中通过布局规划把设计意图直接传导给 Layout 工

程师，实现设计信息的快速沟通与共享。

3D PCB 设计

不同于传统的 ECAD 与 MCAD 数据交互

显示，xPCB Layout 的 3D PCB 真正做到实时

3D 设计，集成的设计环境支持在二维或三维

PCB 布局、三维显示、三维约束规则设置及检

查、与结构三维协同等功能。

约束定义

Xpedition Layout 具有广泛的约束设置机制以满足高速性能的需要，无论是在交互式布

线还是自动布线时，CES 约束编辑系统提供综合约束驱动的设计方法学，使约束规则贯穿

整个设计流程。CES 为电气和物理高速规则提供通用的约束规则定义界面，设计者可通过

易用的用户界面与设计数据库链接，并和原理图、PCB 进行交互。除了传统的电气与物理

规则外，Xpedition Layout 还新增 3D 的设计约束定义，以满足复制电子产品的约束要求。


区域规则

区域规则功能极大的提高了 BGA 或其它窄间距管脚器件的布线效率，无论是在交互式

或是自动布线期间，DRC 都遵循区域规则检查。区域规则可按层定义并可被指定给任何多

边形、矩形或圆。当出入设定规则区域时布线宽度和间距自动改变，在不同的规则区域内设

计者也可设定不同的过孔尺寸和间距。

动态覆铜

在 xpedition Layout 中覆铜的产生是动态的并且

在编辑过程中实时更新的，不需要覆铜处理器进行

后处理。当进行设计编辑时，xpedition Layout 的覆

铜可自动避让布线、过孔和焊盘。动态覆铜响应迅

速，允许设计者在编辑时移动过孔或推挤其它过孔，

布线和覆铜的连接性保持不变。

Sketch Router(草图布线)

Xpedition 新增的 Sketch 智能布线功能，可以通过笔画命令快速完成自动布线。设计师

只需要简单地自定义布线路径，即可自动完成布线，布线速度快，可提高布线效率超过 50%。

高级互连布线

在 Xpedition Layout 中覆铜的产生是动态的并且在编辑过程中实时更新的，不需要覆铜

处理器进行后处理。当进行设计编辑时，Xpedition PCB 的覆铜可自动避让布线、过孔和焊

盘。动态覆铜响应迅速，允许设计者在编辑时移动过孔或推挤其它过孔，布线和覆铜的连接

性保持不变。


交互式布线

Xpedition Layout 在交互布线的性能上远

远领先其他工具，平滑推挤技术可推挤过孔和

走线，不会产生任何走线毛刺；支持已布线器

件的直接布局调整；支持铜箔区域走线；交互

式布线换层可用上下箭头任意切换，自动添加

过孔；支持布线的自动变换线宽。

自动布线

基于 AutoActive 技术的自动布线，无论在布通

率、布线速度，还是在布线的质量上，均在同类工

具中保持了绝对的优势。Xpedition Layout 提供了一

整套布线策略（包括总线布线、扇出处理、同层布

线、多层布线、过孔消除、平滑优化、线宽和线间

距扩展）

PCB 实时协同设计

Xpedition Team Layout 和传统的需要分割-合并的团队协同设计方法学不同，Xpedition

Team Layout 不需要任何的物理分割，每一个设计者可实时看到其他同伴的编辑动作。设计

者可在任何时候从世界的任一角落参与协同设计，完成时间紧急的项目，极大地缩短设计时

间，Xpedition Team Layout 对大型复杂的设计和混合技术的 PCB 设计是一种理想的选择。

拓扑布线和规划

作为行业领先科技的 Topology Planning and

Routing技术可以按照工程师的构想对总线布线的拓

扑进行规划，在此基础上借助自动布线器完成简洁有

组织的总线布线工作。借助 Bus Routing 可以显著

的减少设计时间，提高了设计者的效率和 PCB 的质

量，使之达到最佳性能，同时通过 Topology Planning 还能增强系统工程师和 PCB 设计工

程师之间的沟通。


PADS Standard Plus

概述

PADS 桌面自动

化设计解决方案提供

了简单易用的桌面环

境，可帮助您化解日常

遇到的 PCB 设计挑战。

利用 PADS您不仅可以

更快、更好地完成工作，

而且还能节省成本。

PADS Standard

Plus 是一套用于 PCB

开发的全流程解决方

案，其中包括原理图和

模拟设计、信号和电源完整性分析、热分析、Layout 和布线以及制造准备。

简单易用的原理图与 PCB 设计转换器可以把您当前工具集（不论是 Allegro、Altium

Designer、CADSTAR、OrCAD、P-CAD 还是 Protel）中的库和原理图导入到 PADS 中来。

原理图设计

PADS 包含各种系统设计输

入和定义功能。直观的项目和设

计导航、完整的层次化支持、启

动库，以及先进的设计属性和设

计规则管理，简化了原理图的输

入和定义。

PADS 中心数据库包含了所

有设计规则和约束，并提供在线 DRC 检查功能，多层次结构可指导您在直观易懂的电子表

格用户界面中完成规则的输入过程，并自动同步更新 Layout。默认规则、类规则、网络规

则、组规则、管脚对规则、层规则、条件规则和元器件规则等均包含在内。高速规则包括查

分对规则、匹配长度规则、最大长度和最小长度规则，并且支持 DDR 拓扑（虚拟管脚和关

联网络）。

元器件管理

利用 PADS 元器件管理，您可以通过单个电子表格来访问所有元器件信息，而无需担

心数据冗余、多个库或耗时费力的工具开销。

PADS 可通过 Access 和 Excel 轻松地与企业元器件和 MRP 数据库进行集成，以便跨

地域的设计团队能够访问中央元器件信息。


利用 PADS 元器件管理，数据库可持续保持同步和更新，因而避免了代价不菲的重新

设计和质量问题。否则，这些问题可能直到设计周期的后期阶段才会被检测出来。

归档管理

利用 PADS，可以为您的项目数据创建多个备份，并在以后轻松地检索该数据以便进行

评审和修改。

查看和搜索保存库，

使用图形化视图快速轻

松地查看其中的内容。使

用保存库恢复备份，从现

有归档创建新项目，以及

比较多个版本。

使用智能化注解轻

松地添加注释和信息, 智

能化注解不但与特定设

计对象关联，还以合理的

方式按问题或主题组织

注释。

仿真与分析

模拟分析

PADS 的波形分析功能非常

简单，并且包含用于快速查看波

形的拖放功能和多种光标支持。

提供波形计算器和测量工具，以

便对您的设计进行更快捷的验证

和评估。通过叠置来自多个仿真

周期的波形，可快速比较结果。

此外还提供广泛的绘图格式，包

括时域图、数字图、史密斯图和

波特图。

PADS 包含成千上万种经验证的常用模型,可访问大量的外部供应商库，能够导入和转换

现有的 PSpice 库，并且提供托放式符合生成功能，以便使用常见的 SPICE 模型自动创建符

号。

信号完整性分析

信号完整性分析对于当今的

设计而言至关重要。快速翻转率

在当今的集成电路中造成了有害

的高速效益。即便在以较低工作

频率运行的 PCB 设计中也会发

生各类问题，例如包括过冲/下冲、


振铃、串扰和时序问题在内的信号衰减。PADS SI 分析与原理图完全集成，这能使您能够在

设计流程的早期运行布线前分析、从而发现重大问题。

热分析

PADS 提供的独特功能可以实现在早期对

电路板进行热分析，完成布局后，您就可以立

即对完成布局、部分完成布线或全部完成布线

的 PCB 设计进行板级别热问题分析。利用温度

分布图和梯度图和等温线图，您可以在设计流

程的早期解决电路板和元器件过热问题。

PADS 热分析会考虑热传导、对流和辐射冷却

效应，从而帮助您识别潜在“热点”，并采取相

应的措施。

PCB Layout

利用 PADS 提供的高级 Layout 和布线功能，可节省大量的设计时间。通过将高级设

计规则与实时设计规则检查和双向交互显示配合使用，可确保电路板遵循设计规范。

射频功能包括用于轻松创建共面波导的过孔缝合，以及根据您的规则填充包含过孔的区

域的功能。此外，还支持导入复杂的射频形状和倒角。

您还可以利用物理设计复用，通过重复通道设

计中已完成布局和布线的复杂电路，或者复制电路

用于创建新设计，来达到节省大量时间的目的。

3D 可视化和编辑

PADS 在您的 Layout 环境中添加了高质量的

3D 可视化和编辑功能。利用 PADS，即可实现逼

真的 PCB 装配可视化显示，其中包括元器件、焊

盘、走线、丝印层、阻焊层等等。其还提供了动态

对象同步功能。

布线

利用 PADS，可以轻松地为您的所有设计元素进行交互式布线，包括模拟、数字和混合

模式的元素。您可以对布线进行全方位的控制，并且可以在正交、对角和任意角度的样式之

间选择。精密的设计规则可控制走线长度要求，并简化差分对的交互式布线过程。直观的图

形化监控工具为即时的可视化验证提供了实时反馈。

最适合自动布线器的操作包括按单个元器件或元器件组执行扇出和布线。

完成关键网络的布线后，使用布线后验证来分析信号完整性和时序，并在将您的电路板交付

制造之前，确保其符合您的设计标准。

高级 PCB 选项

可测试性设计

PADS 可将自动插入测试点作为标准


布线阶段的一部分，以优化测试点布局。您可以为 SMD 焊盘下面的元器件焊盘接入和过

孔布局设定规则，然后使用布线后审核和设计验证对其进行检查。

高速自动布线

使用高速自动布线器可自动为存在约束的网络布线。差分对、最大长度和最小长度网

络以及匹配长度网络可快速完成，并对照定义的约束

进行检查。

高级封装

利用 PADS 高级封装工具可大幅缩短封装设计

时间并提高您的 PCB 设计质量。PADS 可自动完成

封装设计流程中的多项关键工作，例如芯片导入、基

于规则的焊线设计、倒装芯片定义以及生成报告等，从而提高最终设计的质量。

与 MCAD 开展协作

使用 IDX 数据交换文件可与您的机械

CAD 系统开展协作，以便在电气与机械

CAD 系统之间沟通设计意图。

利用 PADS，您可以在自己的环境中使用

直观的 PCB 和外壳 3D 显示，以一致和迭代

的方式轻松展开协作。通过在您与机械工程师

之间进行快速有效的沟通，可以加快产品的上

述速度，同时保持较低的开发成本。

可制造性设计分析 (DFMA)

利用 PADS 流程中的 DFM 分析，可最大限

度减少生产问题，减少改版次数，从而缩短产品

上市周期。

PADS DFMA 包含了超过 100 项最常用的

制造和装配分析，因而可以轻松地找到导致生产

延迟的问题。在执行关键网络布线后，使用布线

后信号完整性分析来分析信号完整性和时序，并

确保您的电路板在交付制造之前符合所有设计标

准。


PADS Professional 功能简介

概述

Mentor Graphics 公司

为电子设计人员推出功能全

面、性价比极高的 PCB 综合

设计工具 PADS Professional，

提供元件库创建和管理、原

理图设计、PCB 设计、3D

可视化及规则检查、生成数

据输出、信号完整性仿真、

数模混合仿真、板级热分析

等完整的电子电路设计仿真

功能。

PADS Professional 是

迄今为止生成效率最高、配

置最为完善的 PCB 设计套

件，利用该套件，硬件工程师、PCB 设计人员和小型工作组不但能完成极为复杂的 PCB 设

计，同时还能保持合理的拥有成本。

Professional 是 Mentor Graphics 可扩展方案的主要组成部分，它为您提供两全其美的解

决方案：将 Mentor Xpedition 的强大技术和易于采用、易于学习、易于使用和经济实惠等优

点集于一身；并且提供了紧密集成的设计流程，囊括了所有工作所需的辅助元素。

元器库及管理

基于“创建即正确”的建库方

法学，PADS Professional 采用中心库

管理方式，在建库过程中能自动对

符号、封装、焊盘、器件等对应关

系进行校验，只有创建正确的元器

件库才能进入中心库使用，为后续

的原理图和 PCB 开发节约了大量时

间。 PADS Professional

对元器件库、符号库、封装库、焊

盘库等的操作均需在中心库管理工

具中完成，避免了对库文件的直接

操作而导致整个库结构和单元信息

的完整性和正确性被破坏。


原理图设计

PADS Professional 含有的 DataBook 库管理和器件信息系统为企业元器件库管理提供了

完整的解决方案。DataBook 使得设计师可以通过局域网从公司庞大的元件信息库中，采用

简单查询和复合查询模式，快速搜索到所需的器件并放置到原理图中。同时，DataBook 集

中库管理模式可以保证设计所用的器件信息的一致性、完备性和最新库信息同步。DataBook

支持自动更新功能以及验证功能，保证设计的正确无误。

约束管理器

PADS Professional采用前后端

统一的约束管理器，可以在原理图

或者 PCB 阶段设定复杂的规则约

束，包括差分线信号定义、等长线

定义、拓扑结构定义、线宽及间距

定义、区域规则定义等高速电路设

计必备的规则。表格式的操作界面

便于设计人员查看和修改，并且能

将违背规则的网络用颜色标注，整

个电路板的设计状况一目了然。

一流的 PCB 设计工具

PADS Professional 包含交互式

布线、高速布线、高密度布线功能，

可轻松应对当今电子设计的各种挑

战，诸如高速差分信号布线、蛇形网

络布线、圆弧布线等。其中特有的

Sketch 智能布线功能，可以通过笔画

命令快速完成自动布线。设计师只需

要简单地自定义布线路径，即可自动

完成布线，布线速度快、质量高，可

提高布线效率超过 50%，且布线效

果能够媲美经验丰富的 PCB 布线工

程师。

信号完整性仿真

PADS Professtional 采用 HyperLynx SI

作为信号完整性仿真工具，包括前仿真规

划、设计空间探测、设计约束生成和后仿

真设计验证功能。

PADS Professional 采用 HyperLynx


SI 作为信号完整性仿真工具，包括前仿真规划、设计空间探测、设计约束生成和后仿真设

计验证功能。

布局布线前原理阶段的设计仿真，也称为高速设计的前仿真，PADS Professional 提供强

大的传输线分析以及信号完整性分析功能，根据电路的连接关系以及元器件模型可以深入考

察不同叠层结构、不同拓扑结构、不同布线方式以及不同的布线参数情况下信号质量的情况，

据此获得改善板级系统性能和质量可靠性的相关策略和约束规则。

PCB 布局布线后的信号完整性分

析称为后仿真，能够对电路板设计进行

仿真验证，包括考虑过孔、走线换层、

封装焊盘等 PCB 设计的影响。

串扰分析功能采用内置的电磁场

分析工具和耦合方式模拟仿真器，可以

进行多个高速信号之间的串扰分析。既

可以进行正向的串扰分析，也可以进行

反向的串扰分析。

数模混合仿真

PADS Professional 可依据设计人员的实际仿真需要提供可扩展的板级仿真解决方案，满

足用同一个设计原理图既能够作为 PCB 设计的输入，也可以作为数模混合仿真的输入，从

而减少仿真周期，提高仿真效率。

板级热分析

PADS Professional 可以对印

刷电路板的热效应进行准确、可

靠的分析。通过确定印刷电路板

的温度及其梯度，器件和焊点的

温度，设计师可以方便地确定设

计中潜在的散热及可靠性问题。

由于采用了局部变步长的有限元

微分算法，与传统的有限元算法

相比，其计算速度大大提高。针

对热传导，对流和辐射情况，

PADS Professional 可建立复杂的

三维气流与热场模型，并考虑器

件上是否加装了散热片，芯片风扇及导热垫等散热装置。

生产数据准备及输出

生产总是和 PCB 设计结合的

很紧密，通常设计师不得不采用多


个应用程序用于生产准备数据。PADS Professional 提供了一个综合的生产数据生成和验证环

境，设计人员可以在单板或拼板级别上控制生产数据，确保了设计和生产数据的一致性。内

嵌的拼板生成和编辑环境，可生成基于拼板级数据库的生产数据。电路板可加工性分析可以

在设计阶段对印制板进行工艺检查，提高电路板成品率及可靠性。

设计数据版本管理

设计数据的版本管理对于产品开发非常

重要，PADS Professional 采用的自动归档技术

允许设计人员通过自动备份或者手动备份方

式对设计数据进行版本管理。而且还能对进入

数据池的设计文件进行版本比较，快速找出不

同版本之间的差异。


DXdesigner 功能简介

概述

xDX Designer 是大规模硬件研发团队的首选设计输入工具，不仅支持 Mentor Graphics

现有的 PADS、Xpedition 的 PCB 流程，还支持 Cadence、Zuken 等格式的 PCB 网表输出与

正反向更新。xDX Designer 与低版本的 Viewdraw、DxDesigner 等工具是一脉相承的，它继

承了以往版本的众多优点，如功能强大、数据输入输出接口丰富、客制化方便等，新版本的

设计界面又做了众多优化，提供包括实时帮助视频在内的众多帮助手段，大幅度提升了软件

的易用性。

xDX Designer 提供强大的电路逻辑设计与定义功能，包括设计创建、设计定义和设计

复用等，并与原理仿真同一环境；xDX Designer 与 Mentor 的 PCB 环境高度集成，支持与

PCB 设计的协同工作，实现多功能的拓展。支持优选元器件库管理系统，确保快速而方便

地选择最理想、最便宜同时也是最容易采购的元器件；集成的仿真和高速电路分析环境确保

概念设计阶段电路功能和性能满足设计指标，从而减少失误导致的设计反复；设计数据集中

管理确保企业内部从采购到生产各部门之间数据信息的高度一致性，进一步提高效率并且降

低失误。

易用性

xDX Designer 在设计界面上做了深度优化，操作上充分考虑设计师的常用习惯。在放

置器件以及连线时，充分考虑图纸美观性以及绘制的效率要求，实现自动对齐、自动调整连

线属性等。自带帮助视频，直接嵌在相应的工具栏上，帮助设计师快速学习操作命令，减少

熟悉软件的时间。


多网络智能连接

在“多网络智能连接模式”下，软

件可以基于设计师的选择顺序自动连

接多个管脚，以加快原理图的设计速度。

设计师可用鼠标首先框选一组器件管

脚，然后选择另外一组器件的管脚，软

件会自动将两组管脚按照选择的顺序

连接起来。

企业级物资信息集成

xDX Designer 在全球大型电子设计企业广泛应用，除了基本的原理图逻辑输入功能以

外，还为企业和设计团队提供了许多高级设计和管理功能；支持与物资系统 ERP 的集成，

设计师可以从设计源头选用经过企业梳理的优选元器件库，并将器件信息带入到设计当中。

设计仿真一体化

xDX Designer 与数模混合电路仿真工具 HyperLynx Analog 紧密集成，可直接实现基于

原理图的仿真功能，仿真完成后直接设计 PCB，从而在一份原理图中实现 PCB 设计和仿真

对象

重叠

网络

重叠

不在格点上

文本

和本

体距

文本

未对

齐


一体化。

原理图、PCB 工具的紧密集成

xDX Designer 与 PADS 和 Xpedition 的设计数据可以紧密集成，共用设计数据，且具有

一致的约束管理器 CES。设计时可以实现有效的交互，原理图的更改后，无需通过额外的

转换流程，直接快速反映到 PCB 中。

多人协同设计

对于越来越复杂的

项目，项目通常需要多

个设计者来参与，传统

的做法是将设计分成多

个部分，各自完成之后

再整合成一个原理图，

在这个过程中设计者无

法知道其他同事的状态。

多人协同设计则提供了

一种新的思路来解决传

统方法无法解决复杂原

理图问题，并提供了具

体的实现方法。


一份复杂系统原理图分为不同的部分，通常以不同的页面进行区分，在协同设计工具的

统一管理下，不同的设计师通过局域网可进入自己的原理图页面进行设计操作。当设计师 A

编辑原理图中的某个页面时，此页面对其他设计师是只读的，从而有效地避免了冲突的发生。

此时，如果其他设计师，例如设计师 B 也要在此页面进行编辑，他只需要征求设计师 A 的

同意，A 同意后，停止编辑并关闭此页面，页面的保护会被自动解除。这时，只要页面被 B

打开并编辑后，对其他设计师（包括设计师 A），此页面就变成了只读页面。

原理图多人协同设计的思路可以总结为：通过网络对同一个设计进行编辑；最先打开并

编辑该页面的设计师享有对页面的操作权限。可简单理解为“实时在线、先到先得”的原则。

模块化与设计复用

设计复用是指可以在多个工程之间交叉使用的电路或设计，用于保持设计的高度一致性，

设计复用是一种经过验证并以受保护的形式而存在的电路，通过库管理的方式进行管理和应

用。正是由于设计复用的电路模块是经过验证的设计，所以它具有减少工作量并保证设计正

确性的优点。

在 PCB 流程中，设计复用模块支持逻辑复用 Logical-Only 和逻辑 -物理复用

Logical-Physical 两大类。逻辑复用只是原理图方式的复用，即从中心库中直接调用原理图电

路模块，在 PCB 设计过程中在根据需要重新布局和布线。逻辑-物理复用可以实现原理图和

PCB 的同时复用，即从中心库中直接调用电路逻辑复用模块，PCB 布局布线等信息也会自

动从中心库中的物理复用模块中调用，无需设计师重新布局和布线，设计师只需要将该电路

模块放置到合适的位置即可。

用户在库中可定义好复用模块，包括逻辑复用和逻辑-物理复用，然后在设计中直接调

用复用模块，像使用普通元器件一样方便，原理图中的逻辑电路和 PCB 中的布局布线直接

从复用模块中导入，对于比较常用的典型电路非常适合，大大提高设计效率和准确度。

射频、模拟、数字混合电路设计

xDX Designer 支持射频、模拟、数字的混合电路设计。可直接从库中调用和 ADS/AWR

兼容的射频元器件，设置射频参数，并且和 ADS/AWR 进行数据和参数的双向传递，实现了

射频电路设计和仿真的无缝连接，射频参数可直接传递到 PCB 版图，进行射频版图电路的

设计。


Tanner ASIC/MEMS/Photonics

Tanner 是 Mentor（A Siemens Business）公司面向数模混合电路、功率器件、传感器、

MEMS 及硅基光电子（Silicon Photonics）等各类简易或特殊芯片的全流程开发工具。Tanner

产品自面世至今已有 30 年以上的历史，其成功用户遍布全球，Tanner 的版图设计工具 L-Edit

在 MEMS、传感器、硅基光电子领域更是垄断型的工具，如 HP、楼氏、TE（MEAS）、Maxim、

华为/海思、ZTE 等行业巨头均采用 Tanner L-Edit 作为版图设计工具。各大晶圆代工厂如

TSMC、UMC、GF、X-FAB、TowerJazz、Dongbu、CompoundTek、AMF 等都建有 Tanner

各种制程（28nm~0.35um~1um）的 PDK。

Tanner ASIC 设计

Tanner 数模混合设计流程是针对模拟/数模混合芯片全定制设计的流程，该流程高度集

成了 IC 设计从前端到后端的工具模块，具体包括电路设计（S-Edit）,混合信号仿真（T-spice

等），波形编辑（W-Edit），版图设计（L-Edit）以及与目前业界 Foundry 厂兼容的物理验证

（LVS 和 DRC）等。

Tanner 可与当前流行的设计工具与相应的网表格式相互兼容，降低了因支持不同的

Foundry 导致的风险，包含多 Foundry 认证的 PDK。该工具直观性强，使用方便并有自己独

立的运行平台。同时，Tanner 支持 Windows 和 Linux 双重操作环境。

特点及优势

完整的模拟/数模混合 IC 全定制设计组件

OpenAccess，LEF/DEF，Liberty 和 SDF 数据格式支持

支持多重抽象级网表仿真：行为级、模块级、门级


调试和验证支持 System Verilog, Verilog, Verilog-AMS, Verilog-A 和 VHDL 等语言

提供内建的库导航器，有效跨越自顶向下和自底向上的层次化设计查看单元视图

自顶向下的混合信号仿真

已验证的，与综合兼容的 DFT 支持

高速时序分析

全角度版图编辑

实时 DRC 检查，DRC 和 LVS 验证与 Calibre 工具兼容

使用 SDL 加速版图设计，可进行自动布局布线，支持 HSPICE, PSPICE, Verilog 和

CDL 等格式数据导入

支持参数化 cell，称为 T-cell，可用于可编程接口操作（UPI），创建自动化宏

HiPer DevGen 可实现参数化器件生成版图

支持多 Foundry 工艺

提供多语言菜单(英语，日语，简体、繁体中文，德语，意大利语和俄语等)

Tanner AMS IC Design Flow

电路图设计 ✔ 模拟版图加速 ✔

波形编辑器 ✔ DRC 和 LVS ✔

Spice 仿真 ✔ 2D 参数提取 ✔

行为级模型 ✔ 3D 参数提取 ✔

混合信号分析 ✔ Calibre 接口 ✔

数字 RTL 仿真 ✔ 标准单元布局布线 ✔

版图编辑器 ✔ 综合 ✔

交互式或实时 DRC 检查 ✔ 静态时序分析 ✔

节点高亮 ✔ DFT ✔

Pad 相关参数提取 ✔ 自动测试激励产生 ✔

电路驱动版图（SDL） ✔ 芯片级绕线 ✔

Tanner MEMS 设计

在当前 MEMS 设计领域，工具集成度比以往增加了很多。为了应对市场竞争，用户需

要一个已经成功证明能够加速商业项目设计周期的工具集。Tanner MEMS 流程不只把


MEMS 器件与相应模拟/数模混合电路设计的集成变得简单，同时也能够帮助用户改善

MEMS 器件的设计。因此，它能够减少培训时间，缩短设计周期。

Tanner MEMS 设计流程的核心是 L-Edit， L-Edit 是一款 MEMS 版图编辑工具，可以进

行曲线多边形和全角运算操作。相比于工程师使用的其他 CAD 工具，L-Edit 的版图规划更

加清晰。用户可以快速的画出所需的图形，并方便地检查多层版图组合之间的重叠和相互关

联。利用 L-Edit 例如强大的曲线编辑、实时 DRC 检查、布尔运算、对象捕捉与对准等方面

的优势，用户可以更有效的完成设计任务，并节约时间与成本。与此同时，在任意形状与曲

率的多边形复杂运算和派生层生成操作上，L-Edit 的精度也可以做的非常高。这些操作包含

AND，OR，XOR，Subtract，Grow 和 Shrink 等。它们允许用户根据简单的形状产生复杂的

MEMS 特殊结构。

特点及优势

同一环境下完整的 IC 和 MEMS 设计解决方案

20 多年的 MEMS 设计经验

从版图生成 3D MEMS 模型

支持导入和导出 GDS、OASIS、DXF、Gerber 和 CIF 文件格式

L-Edit 提供可视化连接的节点高亮，可以快速查找和定位 DRC 和 LVS 问题

高度可编程的 MEMS 版图设计工具，如曲线多边形、多角操作等

参数化派生层产生工具，可实现特殊 MEMS 结构设计

完整可视化的多图层几何图形设计


利用工具栏便捷地生成、摆放和对准图形，执行任意角度旋转、翻转、合并、咬和切片

操作，指定一个参考点进行编辑操作，如对象旋转、翻转、移动，或使用基点位置进行实例

放置等

针对 MEMS 工艺的 DRC 检查

支持附带边界重构的 DXF 数据格式导入导出

支持 Luceda Photonics 公司的 IPKISS.eda 工具, 进行硅光器件设计

SoftMEMS 工具选项

—高级 3D 分析工具：机械，热，声，电，静电，磁性和流体分析

—系统级仿真，包含 IC 和 MEMS 协同仿真

—根据 3D 分析结果，自动生成 MEMS 器件行为模型

Tanner Photonics 设计

以版图为中心的设计流程

Tanner L-Edit Photonics 以版图为中心的设计流程可带来显著的生产级提升。这意味着，

设计师可以直接在版图编辑器中完成所有工作。当设计处于需要运行仿真的状态时，可以直

接从 L-Edit Photonics 创建网表。

这种以版图为中心的设计流程无需创建原理图，从而在设计流程中节省了大量时间，因

为版图是最理想的设计数据库。这样生成的网表支持 Mentor 的所有光子仿真软件合作伙伴。

如果设计包含电气和光学元器件，则网表还支持 Mentor 的晶体管级和混合模式仿真器。

原理图驱动的光子设计流程

对于想要使用传统定制 IC 设计流程的设计人员，Tanner S-Edit 可用于创建原理图。

对于更大型的设计，Tanner L-Edit IC 中提供了原理图驱动的版图流程，其中包含与 L-Edit

Photonics 相同的所有光子版图功能。

光子设计创建

使用 L-Edit Photonics 创建光子版图非常简单。首先，设计师需要布局光子元器件。然

后，创建波导以连接这些元器件。支持的波导类型包括：条形、肋形和多段。此外，还可以

编辑波导以创建精确的长度。

当两个波导交叉时，波导会被截断，并自动插入交叉单元。

电子元器件也可以手动布局并根据需要互连，以连接到光子 PCell 中的加热器和外部

电气组件。

与 Calibre 集成

L-Edit Photonics 推出 Calibre Interactive™ 以推动物理验证。设计师可以直接启动的

Calibre 工具包括：

■ Calibre nmDRC™，用于设计规则检查


■ Calibre nmLVS™，用于版图与原理图检查

■ Caliber xACT™，用于寄生效应提取

■ Calibre LFD™，用于光刻友好设计，可找出光刻热点

■ Calibre RVE™，可查看结果和突出显示网络和器件，并在 L-Edit Photonics 中交叉显示

支持与其他 EDA 流程互操作

L-Edit Photonics 是基于 OpenAccess 构建的。因此，设计数据可以与支持 OpenAccess

的其他任何版图工具互换。

晶圆代工厂支持

L-Edit Photonics 支持 Mentor 格式的 PDK 和可互操作的行业标准 iPDK。PDK 可从

多家光子晶圆代工厂获得。

设计人员还可以创建自己的元器件或创建自己的 PDK。

要求

Windows 和 Linux 系统都支持 L-Edit Photonics。


物理验证工具 Calibre

Calibre 主要包含有以下几个模块，市面上主流版图编辑器与 Calibre 工具接口的 Calibre

interactive；版图验证工具 Calibre nmDRC，Calibre LVS；层次化的验证模块 nmDRC-H 和

LVS-H；具有图像侦错环境的 Calibre RVE；大型 GDSII 版图数据快速读取模块 Calibre

DESIGNrev 及混合级电路寄生提取工具 Calibre xRC 和 xL。

Calibre 既可作为一个单点工具来使用，也可以集成在目前主流的版图工具中。Calibre

物理验证平台涵盖了 Signoff 级验证的 gds 到 mask 的所有验证步骤，包括 DRC,LVS,PEX，

DFM 以及可靠性验证，3D 验证所有方面。


Calibre nmDRC 和 Calibre nmDRC-H

在进行 DRC 验证时，Calibre 有许多高级功能提供方便灵活的验证方式，达到灵活、快

捷侦错的目的。

Calibre LVS 和 Calibre LVS-H

LVS 有许多非常灵活的控制选项，应用于不用的设计阶段和环境中，以满足各种情况

下原理图同版图的比较工作。

Calibre xRC 和 xL

Calibre xRC 和 xL 是单一的工具提供给所有的设计工程师全面的解决方案，对各个层次

的寄生参数进行准确、全面的提取，得到最准确的仿真结果。

Calibre Realtime

Calibre Realtime 实时 sign-off 级 DRC 验证流程可以和主流的版图设计工具进行无缝连，

包括 Cadence 的 virtuoso，Mentor 的 Pyxis 和 Synopsys 的 Laker。可以在这些主流的版图设

计环境当中进行实时的严格的 DRC 的检查，并提供高效的修改意见，大幅度的缩短了全定

制设计工程师的设计时间。

Calibre 3D 寄生参数提取

Calibre xACT 是领先的高精度的三维寄生提取解决方案，其采用全新的架构，克服了传

统现成解算器的性能限制，可以和 Calibre 的所有物理验证流程完美结合。其通过提供一个

误差小于 3%的真正三维现场解算器，解决了提取精度和性能之间的传统困境，并拥有超高

速的运算速度。

Calibre DFM

针对深亚微米遇到工艺不可制造性问题，Mentor 不断的改进 Calibre 验证平台，提出了

一系列的改进方案。并对不同工艺节点的验证提出了相应的解决办法，并基于 Calibre 的平

台，并融合 DFM 的技术与理念，开发了一系列完备的 DFM 技术方案，帮助设计师在设计

阶段就考虑生产制造可能带来的问题。


Calibre PERC

Calibre Perc 是集成电路设计的最完整的可编程式电学规则检查工具，其可根据使用者

自定义规则进行自动检查，是专为协助客户进行产品的可靠性设计。Calibre Perc 在解决 ESD

检查的基础上，有很强的扩张性，对更多的可靠性设计进行完整的验证，包括 Latch up 效应

和电源、地的压降问题，以及器件的输入输出匹配问题。

Calibre Muli-Pattern

半导体工艺随着摩尔定律的发展，目前已经进入 20nm 时代，各大 Foundry 已经投入大

量的技术力量进行 14nm，7nm 工艺的研发。当工艺发展进行到 32nm 工艺后，传统的光刻

工艺不能满足如此小的图形的曝光，为了解决光刻工艺的问题，对同一 MASK 版的数据进

行分版处理，进行两次或者多次分别曝光，解决了小图像不能一次曝光问题。但由此带来了

如何进行分版数据验证的问题。Calibre 专门针对先进工艺进行完整先进的物理验证，是集

成电路可以持续发展制造的保证。

Calibre Automatic Waivers

Calibre Auto-Waiver 对外部 IP 进行假错的自动识别和清楚，在全芯片级别的验证当中自

动消除冗余错误。Calibre Auto-Waiver 流程与当前的 GDSII 或 OASIS 流程兼容。IP 设计者

进行版图验证时，这些经过 Foundry 确认的假错被标注放回到 IP 版图中，对冗余错误进行

自动化的识别以及标注，把设计这从繁重的假错识别标注重复劳动中释放出来。并由Foundry

对专门的标注层次进行定义，确保了验证信息在 IP 使用者和 IP 提供者之间的一致性。


HDL 验证平台—ModelSim/QuestaSim

ModelSim/QuestaSim 是 Mentor（A Siemens Business）公司基于多项行业领先技术、支

持业界所有标准、面向复杂大规模 FPGA/ASIC/SoC 验证而推出的企业级验证平台，也是唯

一的单一仿真引擎、支持混合 HDL 语言的高性能验证解决方案。ModelSim/QuestaSim 全面

整合了包括测试自动化、基于断言（Assertion）的验证、CDC（跨时钟域）检查、形式分析

以及验证管理等在内的最新一代的验证技术。其中 ModelSim 主要用于 FPGA 设计仿真，

QuestaSim 主要用于 ASIC/SoC 验证，后者包含前者的全部功能。

仿真技术

QuestaSim 仿真器结合了高性能和大容量的仿真技术，采用统一的先进调试功能对工业

界标准的语言进行最完整的支持。QuestaSim 仿真器是 Questa 验证平台的核心仿真与验证引

擎，它支持 TLM 到晶体管级的抽象层次。


形式化分析及 CDC 检查技术

Questa Formal 形式化技术提供广泛的形式化解决方案，并且该应用弥补大量关键领域

中仿真的不足。Questa Formal 形式化应用显著提升了验证的效能以及设计的质量，它采用

穷举的方式去发布验证任务，这在传统的方法中是很难做到的。同时，对使用者并不要求具

有形式化验证和基于断言的验证经验。

Questa Formal 工具为熟悉形式化和基于断言方法学的设计和验证工程师提供强大的形

式化分析能力。基于此，Mentor 公司建立了一个广泛的形式化技术解决方案和应用技术，

它将挑战当今的验证技术难题，并且这一技术已经非常的自动化，可以让非专业人员在最小

的专业训练后能够很好的使用它。Questa Formal 解决方案和应用技术包括如下。

其中，针对 CDC 检查，Questa CDC 是业界最强大且最易用，全面解决跨时钟域验证难

题的高度自动化解决方案。避免了传统的人工检查亚稳态问题的工作，其采用多种技术发现

并确认所有的跨时钟域亚稳态问题，自动分析设计并指出可能导致亚稳态问题的信号，防止

由于亚稳态效应导致的功能错误，极大地保证验证的完备性与设计的可靠性。


FPGA 软件包的技术方案

当前的通讯及航空航天和军用电子系统设计，要求设计系统的高可靠性，提供统一

评测环境保证工程师进行电子产品的全流程评测。一方面要求评测时间短，快速完成设

计检查；另一方面设计复杂，要求多个评测人员对代码的可靠性进行准确的评估，同时

确保对评测数据的统一管理。

根据现在设计周期短，可靠性要求高的特点，要求在型号评测过程中统一设计管

理工具来辅助工程师更好对产品进行评测。通过评测管理工具一方面可以帮助工程师更

快的进行产品评测，另一方面还可以对各种设计数据进行统一管理和版本控制。与此

同时，设计代码质量对整个 FPGA 系统的性能稳定可靠至关重要。在长期的摸索中，

有经验的设计师会根据以往的设计经验来避免设计代码中出现隐患。这些往往依赖于

设计师的个人能力。而在 FPGA 设计越来越复杂的情况下，一个设计可能会需要多个

人共同协作完成。因此，为了保证整个设计质量，国外大的公司往往会开发一套完整的

代码质量评估体系来对设计的代码进行评估。

FPGA 复杂性的提升使得很多公司对验证的要求不断增加，完整的验证平台使得

许多大公司在项目之初就实

施的。全面功能验证解决方案能够

支持所有验证流程并提高质量

和生产力。它需要集成了 HDL 仿

真器、约束求解器（Constrainsolver）

断言（Assertion）引擎、功能覆盖率

统计工具。据统计当前复杂 FPGA

设计，其验证时间占据了项目周期

60%左右，而其中调试的时间又占据

大部分时间。调试是验证人员最头痛

的问题，因为它难以估计，并且调试

时间变化极大，Wilson Research

Group 2010 年调查表明 27%的时间花在仿真运行上面，而 32%的时间花在调试上。所

以一味的追求仿真器的仿真速度可能并不是最合适的，良好的调试功能也是仿真器的关

键。

由于项目越来越复杂，且可能会继承和复用以往的设计，或者购买第三方的 IP/VIP，

其采用的语言可能是多种形式的，如 Systemverilog、SystemC、PSL、VHDL、Verilog 等，

仿真器需要有效地处理混合语言，方便地进行交叉调试和分析。而不同验证工具生成的

的覆盖率可能是分散、重复或互为子集的，如仿真的、静态检查的、功能形式验证等，需

要通过一种标准的接口将覆盖率统一管理起来，因此国外知名公司在考察仿真器时，往

往要求支持混合语言的 RTL 仿真，且可以通过生成统一覆盖数据库，管理不同技术产生

的覆盖率，从而可有效地减少对覆盖率无贡献的重复的仿真，提高验证的效率。

另外，随着 FPGA 复杂性的不断增加，其设计中包含的时钟域也越来越多，在实

际硬件上，经常会遇到亚稳态的问题，然而亚稳态问题在通常的仿真过程中很难被暴露

出来，因此导致当 FPGA 实现或芯片生产出来之后才发现 CDC（Clock Domain Crossing）

问题，但紧迫的项目周期和昂贵的项目成本费用使得业界会采用相应的 EDA 工具来预

先发现这样的问题。

设计中的 CDC 问题主要分为三类，究其根本原因都是由于亚稳态造成。

- 亚稳态的传播设计者需要采用同步器方式去降低亚稳态传播的几率。


- 不同时钟域之间信号传播时出现数据破坏

有时，设计者虽然在 CDC 信号上添加了同步器，但仍无法保证数据在接收点能正

确接收来自发送端的数据。这时需要设计者利用 CDC 协议来保证数据的完整性与正

确性。如：一个单 bit 控制信号，当从高速时钟域进入低速时钟域时，是否有足够长

的稳定时间以保证被慢速时钟采样到。

- 当 CDC 信号再聚合（Reconvergence）时导致功能错误

由于亚稳态会造成接收的 CDC 信号有变化的或不可预测的延时，这些不同延时

的信号在重新聚合时就可能导致功能错误。如组合方式的再聚合，很有可能出现毛刺。

FPGA 设计变得越来越有挑战，然而设计手段的提升对于设计过程的有效管理、设计

风险的降低与保证产品上市时间提供了保障。对于设计者来说，非常重要的事情就是调整

FPGA 实现并最终确保他们的挑战性设计达到技术和商业需求，然而实际情况并没

有那么乐观，因为令人遗憾的是目前被广泛采用的 “Push-button-only”流

程不能保证重用的效率和可靠性，因此无法满足该设计目的，最终限制了设计团队连续创

造不同的产品投入市场的能力。

考虑到面临的实际问题，以及对易用性，设计流程的效率和结果质量（Quality of

Results：QoR）等的诸多考量，很多知名的公司采纳了 Mentor Graphics 公司的高级综合

工具 Precision rtl plus，该工具集成了真正独立于器件供应商的设计方法学，并且提供了

优秀的设计分析能力，高效的物理与时序控制。

技术方案简介

随着半导体技术的飞速发展以及在计算机、网络、通信等领域的广泛应用，FPGA 的

设计技术可谓日新月异。一方面设计规模不断扩大，几十万门甚至数百万门的设计已

越来越普遍，另一方面系统的运行速度不断提高，几十兆、几百兆的时钟频率比比皆是。

这些变化给系统设计带来了莫大的好处，可以有效地降低成本和加快产品的上市时

间，同时设计师也面临着前所未有的压力和挑战。 Mentor 是业界唯一的提供

FPGA 全流程设计验证工具的公司，具备以下各个方面的功能应对各种挑战：


1．设计创建和管理 (HDL Designer)

设计创建：大规模的 FPGA 设计必然带来大量的数据和文件，HDL Designer

可采用文本和图形方式灵活创建设计，超强的文本编辑器 DesignPad 支持纯文本方式，

图形方式包括方框图、有限状态机、流程图、真值表和 IBD（基于接口设计）方式，

内嵌丰富的设计库帮助快速完成设计。

数据文件管理：大规模的 FPGA 设计必然带来大量的数据和文件， HDL

Designer 能对此进行有效的管理，在整个的设计流程当中，所需的数据和文件能自动

的分类存放和调用，可对设计进行层次浏览和分析。

团队管理：大规模的 FPGA 设计由一个人很难独立完成，往往是有多人组成的

设计团队来共同承担。一方面能缩短产品的开发时间，另一方面又能充分发挥每一个

人的专业特长和聪明才智。该工具支持团队设计，能有效共享资源并可通过版本管理

实现权限控制。

版本管理：我们的产品需要不断的更新换代，大部分情况是在原有设计的基础上

进行适当的修改或增加一些新的功能，不同的时期会有不同的设计版本，需要有相应

的版本管理功能。该工具支持最流行的版本管理工具如 VSS，ClearCase, DesignSync,

PVCS, SOS, 同时内含开放的 RCS，CVS。

设计复用：在设计当中我们会越来越多地借用 IP 和以前的设计，直观方便的

设计复用将大大提高设计效率。该工具内建的 ModuleWare 库含有丰富的设计模块能

大大加快设计；集成了 Xilinx 的 CoreGen 和 Altera 的 MegaWizard 可直接调用

FPGA 厂家的核。

文档管理：项目完成后往往需要设计归档，在设计当中团队成员也需要借助直观的

文档来进行交流，图形化的文档更便于理解。该工具能把纯文本的 IP 转换成方框图，

状态机，流程图等图形化方式，帮助理解和分析，同时支持 OLE 链接和 HTML 格

式。

流程管理：完整的 FPGA 设计流程包括设计创建、仿真、综合、布局布线，各

流程之间需要进行大量数据和参数的传递以及出错后对原码的反查和定位，集成化的

工具能大大加快设计的流程。 HDL Designer 可把 Questa Prime, Precision，CDC

以及 FPGA 厂家的布线工具集与一身构成了最完整的流程开发环境。

2．仿真验证

百万门级的 FPGA 设计用厂家的工具来仿真将消耗大量时间，实际上已无法满足

产品开发进度的要求，选择专业的 EDA 仿真工具成为必须。在 FPGA 领域，Questa

Prime (原 Modelsim)是业界最流行的仿真器，特别是在混合语言上更具无可比拟的优势，

具有卓越的仿真性能。

调试能力：由于设计的积累和 IP 的使用，创建大规模的 FPGA 设计相对容易，而设计

的验证却越来越困难，如何快速准确地找到设计中的错误成为关键，这就要求工具有极强

的调试能力。Questa Prime 是所有仿真器中调试功能最强的工具，集成了性能分析、波形

比较、代码覆盖、数据流 ChaseX、Signal Spy、虚拟对象 Virtual Object、Object、Memory

窗口、Assertion 窗口、源码窗口信号值显示、信号条件断点等众多调试功能。

标准支持：仿真工具要不断追随技术标准的发展，Questa Prime 除了支持 VHDL、

Verilog 外，还须支持系统级语言 System Verilog、System C、C/C++等，以满足系统验证

的要求，同时支持 PSL 等验证语言，提供基于 Assertion 的新的验证方法。Questa Prime

是支持标准最全面的工具。


扩展能力：验证工具如果具备应用扩展能力将大大提高使用效率，降低成本。Questa

Prime 可应用于嵌入式系统仿真如 Codelink、数模混合仿真如 AMS、硬件加速仿真 Veloce

和其它系统仿真。Questa Prime 是 Mentor 可扩展验证的核心。

3． CDC 跨时钟域检查验证

Questa CDC 是 Mentor Graphics 公司 0-IN 技术中的跨时钟域检查验证模块，CDC

将报告 FPGA/ASIC 的所有时钟域和所有的 CDC 信号；自动检测和报告结构化的同步器；

静态地验证结构化的同步器的连接；自动化推断针对仿真和形式验证用的合适的传输协议

监视器。不正确的 CDC 设计将导致错误，比如在 CDC 信号中没有结构化同步器或者

设计得很差；不正确的传输协议；不相关同步信号的再收敛；设计抗亚稳态性能很差等。而

且在仿真过程中不可能解决这些问题，因为仿真不能模型化亚稳态的影响。人为地时钟偏

移是不够的。大量的仿真仍然不能给出详尽的结果。模型化独立的亚稳态是非常乏味的。

而且不能够仿真所有亚稳态影响的组合。静态 RTL 分析能识别时钟树和时钟域，识别所有

跨时钟域的信号；识别所有 CDC 的同步方案，识别 CDC 协议并推荐协议监视器。

CDC 协议非常关键，同步器是唯一的解决方案，能确保亚稳态信号最少化，但是不能保

证正确的功能。

CDC 协议的验证能识别所用的 CDC CheckerWare 监视器，在仿真和测量结构覆盖

率的过程中执行 CDC 协议验证。结合详尽的形式验证可以确认 CDC 协议的验证，当

协议违反时能给出报告 CDC 协议的验证能检测影响功能的亚稳态问题。

4．设计综合

适应 FPGA 发展的新一代 RTL 综合器，具有非常直观的界面、准确的时序分析和

先进的优化算法，能同时满足最佳设计结果和最短上市时间的要求。SDC 格式的时序约

束加上精确的时序分析引导优化，完成最具挑战性的设计。采用独特的 ASE 优化算法，自

动实现状态机、跨层次和多余组合逻辑的优化；交互式精确时序分析和约束分析保证完

美的结果，集成的原理图清晰地展示综合流程和特殊资源的利用并查询关键路径。

Precision Physical 物理综合

随着新一代 FPGA 性能和复杂度的提高，时序收敛问题越来越严重，物理和逻辑

层面的脱节成为 FPGA 设计的最大障碍。传统的综合算法采用扇出负载来估计互连延时，

在门级延时占主导的时候工作良好，但最新器件的互连延时逐渐成为主导，甚至达到总延

时的 70%以上，综合器如果不能准确估算互连延时，将造成设计多次反复。Precision

Physical充分利用布线规则和延时信息对逻辑和布局同时优化，是业界唯一把逻辑、时序、

物理视图集成在一个单一直观的环境里来控制时序的工具。

主要特点：

• 利用物理数据最大化器件性能，降低成本；

• RTL 和物理综合集于一体的直观统一界面；

• 既有自动方式也可手工物理编辑；

• 改变布局或约束条件后可以马上产生新的时序报告，无需重新综合;

• 与综合器无关的 EDIF 流程

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