SI Analyzer by Keysight

最近の電子機器には高速プリント基板設計がますます多く採用され、技術の進化に伴って信号速度も高速化しています（DDR6の17GHz、QSFP++の400Gbpsなど）。シグナル・インテグリティ（SI）の確保は、高速設計において極めて重要なステップです。インターフェイス開発者の要求を満たすことができなければ、さらなる設計段階、製造、性能で問題を引き起こす可能性が非常に高くなります。

Altium Designer環境でシグナルインテグリティ解析を行うために、SI Analyzer by Keysightソリューションが用意されています。ソフトウェア拡張機能として提供されるSI Analyzer by Keysightは、Altium Designerと直接統合され、最も重要な高速設計パラメータをカバーするさまざまなSIポストレイアウトチェックを実行できます：

• インピーダンス

• 遅延

• 挿入損失（IL）

• リターンロス (RL)

SI Analyzer by Keysightのインストール

Altium DesignerでSI Analyzer by Keysightを使用して信号解析を行うためのセットアップには2つの段階があります：

• SI Analyzer by Keysightエクステンションのインストール。

• 有効なSI Analyzer by Keysightライセンスを追加する。

SI Analyzer by Keysight Extensionのインストール

Altium DesignerでSI Analyzer by Keysightの機能にアクセスするには、Altium DesignerにSI Analyzer by Keysight エクステンションをインストールする必要があります。このエクステンションは、デザインスペースの右上にあるCurrent Userコントロール（例： ）のメニューからExtensions and Updatesコマンドを選択することでアクセスできるExtensions and UpdatesページのPurchasedタブにあります。エクステンションをインストールするには、エクステンションアイコンにカーソルを合わせ、表示されるダウンロードアイコンをクリックします()。

拡張機能のダウンロードとインストールをクリックすると、エンドユーザーライセンス契約が開きます。Acceptをクリックすると、EULAの諸条件に同意したことになり、同意するとインストールが続行されます。Closeをクリックすると、EULA の諸条件に同意しないことを示し、インストール処理が中止されます。

拡張機能のインストール後、Altium Designer を再起動します。

詳しくは、Extending & Updating Your Installationのページを参照してください。

SI Analyzer by Keysightのライセンス

SI Analyzer by Keysightの使用にはライセンスが必要です。SI Analyzer by Keysightエクステンションをインストールしたら、Altium DesignerのLicense Managementビューに移動します。デザインスペースの右上にある Current Userコントロール（例: ）をクリックし、メニューからLicensesコマンドを選択します。Signal Analyzer by Keysightのライセンス項目を確認し、Use Licenseボタンをクリックしてライセンスを有効にします。

詳細は、『License Management』のページを参照してください。

SI Analyzer by Keysightの起動

シグナルインテグリティ解析を開始するには、プロジェクトの PCB ドキュメントを開き、メインメニューからTools » SI Analyzer by Keysightを選択します。

解析の準備

解析するネットの追加

SI Analyzer by Keysight を起動すると、PCB データが（ODB++ フォーマットで）ソルバーにインポートされます。この段階で、解析するネットのリストを定義し、仕様を割り当てることができます。これを行うには、SI Analyzer by Keysight ドキュメントの上部にあるManage Netsボタンをクリックするか、メインメニューからEdit » Manage Netsコマンドを使用します（ドキュメント内にネットがない場合、ドキュメント中央にもManage Netsボタンがあります）。Manage Netsダイアログが開き、PCB のネット、差動ペア、xSignal クラスのリストが表示されます。

必要な各クラスのチェックボックスを有効にします（または、全てのクラスを選択するためにグリッドヘッダのチェックボックスを使用します）。オプションで、Specifications列のセルをクリックしてポップアップを表示し、選択したクラスの制約を定義する必要な仕様を選択します（必要に応じて、後で再定義できます -詳しくはこちら）。組み込みまたはユーザー定義の仕様（ポップアップのSpecificationsタブ）から選択することも、クラスに対して必要な制約値を手動で定義（ポップアップのCustom Constraintsタブ）することもできます。

ビルトイン仕様やユーザー定義仕様の管理については、仕様の管理を参照してください。

また、ダイアログの下部にあるAll Netsリストを展開して、デザイン内の個々のネットを選択して仕様を割り当てることもできます。

ダイアログでOKをクリックすると、選択したクラスがSI Analyzer by Keysightのドキュメントに表示されます。Manage NetsダイアログのAll Nets領域でネットが選択されている場合は、All Netsクラス・エントリに表示されます。クラス・エントリを展開すると、そのネット/xSignalsが表示されます。

ネット/xSignalまたは差動ペアのエントリを展開すると、Transmission Line領域にその構成オブジェクト（パッド、トラック、アーク、ビア）が表示されます。オブジェクトのタイルにカーソルを合わせ、 アイコンをクリックし、PCB 内のこのオブジェクトにクロスプローブします。

ドキュメントからクラスや個別に追加したネットを削除するには、そのエントリの右にある ボタンをクリックします。

仕様の管理

SI Analyzer by Keysight ドキュメントの上部にあるManage SpecificationsボタンをクリックするとManage Specificationsダイアログが表示され、ビルトイン仕様とユーザー定義仕様の両方を管理できます。前のセクションで説明したように、仕様をクラスまたはネットに割り当てて、制約をすばやく定義できます。

• ダイアログの左側には、現在定義されている仕様のリストが表示されます。各仕様は、その名前と定義する制約の1つ以上のタイプでリストされます。

  仕様リストの上部にあるSearchフィールドを使用して、必要な仕様を検索します。検索文字列を入力すると、リストがフィルタリングされ、関連する名前の仕様のみが表示されます。

• リストで仕様を選択すると、ダイアログの右側にその詳細（名前、Built-In仕様かUser-Defined仕様か、制約）が表示されます。

• 新しい仕様を作成するには、仕様リストの左下にあるAdd Newボタンをクリックします。ダイアログの右側に、仕様を定義するためのコントロールが表示されます：

  • Specification Nameフィールドを使用して、新しい制約の名前を定義します。

  • チェックボックスを使用して、この仕様で定義する制約タイプを選択します：Impedance、Delay、Insertion Losses (IL)、Return Losses (RL)。

  • 有効な制約タイプについては、その制約値を定義します。Impedanceと Delayタイプの制約には、テキストフィールドを使用します。Insertion Losses (IL)とReturn Losses (RL)タイプの制約では、境界を追加、編集、および削除して、必要な周波数範囲で制限および許容される損失値の領域を形成できます。

    ​

  • 必要な仕様を定義したら、ダイアログの右側の上部にあるSaveボタンをクリックして仕様を作成するか、Cancelをクリックして仕様を作成せずに終了します。

    すでに使用されている名前、または有効な制約に無効な制約値を使用して新しい仕様を作成することはできないことに注意してください。

   

• 新しい仕様は、既存の仕様（ユーザー定義または組み込み）を複製して作成することもできます。リストで複製する仕様を選択し、仕様リストの左下にあるDuplicateボタンをクリックします。最初は（Copy）という名前で、元の仕様と同じ制約を持つ新しい仕様が作成され、ダイアログの右側に編集できるようになります。必要に応じて変更し、上部のSaveボタンをクリックして仕様を作成するか、Cancelをクリックして仕様を作成せずに終了します。

• ユーザー定義仕様を編集するには、仕様がリストで選択されているときに、ダイアログの右側にある ​ ボタンをクリックします。必要に応じて変更を加え、上部のSaveボタンをクリックして変更を保存するか、Cancelをクリックして変更を適用せずに終了します。

• 仕様（ユーザー定義または組み込み）を削除するには、リストで仕様を選択した状態でダイアログの右側にある ​ ボタンをクリックします。

• 削除されたビルトイン仕様は、仕様リストで右クリックし、Restore Built-In Specコマンドを選択することで復元できます。使用済みの定義済み仕様は、このコマンドの影響を受けません。

制約の定義

各ネットは、指定された制約に対して十分かどうかを判断するために分析されます。親クラスに仕様が選択されている場合、制約はこの仕様によって定義されます。

ネット/xSignalまたは差動ペアの現在の制約を調べるには、エントリを展開したときにConstraintsタブを選択します。

表示されるポップアップでこの制約を編集するには、制約値をクリックします。

制約値が手動で変更された場合、Custom constraints are used警告メッセージが対応するエントリに表示されることに注意してください。

分析の実行

設定が完了したら、追加したすべてのネット、特定のクラス、または特定のネットについて解析を実行できます。SI Analyzer by Keysightドキュメントの右上にあるAnalyze Allボタンをクリックしてすべてのネットを解析するか、特定のクラスまたはネットのエントリのAnalyzeボタンをクリックしてこのクラス/ネットのみを解析します。

結果の探索

解析が終了すると、その結果がSI Analyzer by Keysightドキュメントに表示されます。ドキュメントの右上にAnalyzedメッセージが表示されます。解析されたすべてのネットが制約を満たしている場合は、メッセージの横にAll Passedテキストが表示されます。そうでない場合は、制約を満たしていないネットの番号とともにFailedテキストが表示されます。

クラス内のすべてのネットが分析に合格すると、そのエントリに対してSuccessテキストが表示されます。そうでない場合は、Failedテキストが表示されます。

クラスのエントリを展開すると、そのクラスの各解析済みネットの計算値（インピーダンス、遅延、挿入損失、リターンロス）が表示されます。制約を満たす値は緑色で表示され、制約を満たさない値は赤色で表示されます。

ネットのエントリを展開すると、Resultsタブにこのネットの計算値が表示されます。また、制約を満たさないネット・オブジェクトのタイルは、Transmission Line領域で赤枠が表示され、失敗した値は赤色で表示されます。

PCB 内のクラスまたはネット/xSignal/差動ペアの解析結果を見るには、関連するShow on PCBボタンをクリックします。

SI Analyzer by Keysight パネル

PCB エディタで、解析プロセスと結果は、SI Analyzer by Keysightパネルで制御します。このパネルは、シグナルインテグリティ解析が実行され、 Show on PCBボタンがクリックされた後、利用可能なパネルのリストに追加されます。

シミュレーション信号

• Simulated Signal- デザインスペースでヒートマップとして表示したいクラスまたはネット/xSignal/差動ペアを選択します。
• Only nets with violations- このオプションがオンの場合、現在違反があるエンティティだけがドロップダウンに表示されます。このオプションをオフにすると、解析されたすべてのエンティティが表示されます。
• Show Heatmap- このオプションがオンの場合、Simulated Signalドロップダウンで現在選択されているエンティティのデザインスペースにヒートマップが表示されます。

これらのコントロールの下に、パネルにはGeneralと Heatmapの2つのタブがあります。これらのタブのオプションは、Simulated Signalドロップダウンで現在選択されているエンティティに適用されます。

ヒートマップ

SI Analyzer by KeysightパネルのHeatmapタブを使用して、ヒートマップとして表示されるデータ（インピーダンスまたは遅延）、およびインピーダンス/遅延への色の適用方法を制御します。これらのヒートマップ設定コントロールは、Show Heatmapオプションが有効な場合にのみ使用できます。

ImpedanceとDelayのボタンを使用して、2つのモードを切り替えます。ネット全体が以下のように色付けされ、ネットに沿ったすべての位置のインピーダンス/遅延が反映されます：

• インピーダンスの場合、Z0ターゲットに近いほど緑色に、Z0ターゲットから遠いほど赤色になります。最小値以下と最大値以上の計算値は赤で表示される。
• 遅延については、遅延が大きいほど色は熱く（赤く）なり、遅延が小さいほど色は冷たくなります。最小値以下の計算値は青色、最大値以上の計算値は赤色で表示されます。

色のスケールは、色の適用方法を反映します。最小値と最大値は、スライダーをクリックしてドラッグするか、下のフィールドに新しい値を入力して調整できます。スケールは、PCB の下のデザインスペースにもカラーバーとして表示されます。

Color focus on resultsオプションを有効にすると、Simulated Signalドロップダウンで現在選択されているエンティティをハイライトし、PCB 内の他のオブジェクトをフィルタリングします。

インピーダンス計算のヒートマップの例。

遅延計算のヒートマップの例。

違反の検出

解析により、現在Simulated Signalドロップダウンで選択されているエンティティの制約違反が検出されると、SI Analyzer by KeysightパネルのGeneralタブのViolations領域にリスト表示されます。

• 領域の上部にあるボタンを使用して、リストに表示する違反タイプを定義します。
• SI 解析を再実行するには、領域の下部にあるAnalyzeボタンを使用します。これは、変更が PCB エディタで適用された後、SI Analyzer by Keysight ドキュメントに戻ることなく、エンティティが制約を満たしているか素早くチェックするために使用できます。

プローブ

SI Analyzer by KeysightパネルのProbes領域は、PCB に直接測定プローブを配置するために使用します。プローブはインピーダンスまたは遅延を測定することができ、測定のタイプはボードの現在のヒートマップモードによって決定されます。

プローブには、プローブ・サイトの絶対値を測定するシングル・プローブと、2つのプローブ・サイト間の差を測定するディファレンス・プローブがあります。どちらのタイプのプローブも、パネルのProbes領域にあるAddボタンをクリックして配置します。単一プローブを配置するには、必要な位置でクリックし、右マウスでクリックする（またはEsc キーを押す）。異なるプローブを配置するには、最初のプローブ部位を定義するために 1 回クリックし、2 番目のプローブ部位を定義するために 2 回クリックします。プローブが定義されると、測定結果がパネルに表示されます。

単一プローブの例

差動プローブの例

PCB 上の位置を表示するには、パネル内のプローブエントリをクリックします。パネル内のプローブエントリを選択し、領域下部の ボタンをクリックしてプローブを削除します。

Add to Reportボタンをクリックして、選択したプローブ位置の PCB の画像を作成します。画像は、パネルのImage Captures領域に表示され、Probeバッジで識別されます。スクリーンショットにカーソルを合わせると、プローブの詳細が表示されます。

画像キャプチャ

SI Analyzer by Keysightパネルのイメージキャプチャ機能を使用して、デザイン固有のスクリーンショットをキャプチャし、レポートに含めることができます。

ボードの特定の領域の写真を撮るには、まず、キャプチャに含めたいエレメントが見えるように、デザインスペースにボードのビューを配置します。準備ができたら、パネルのImage Captures領域でAddボタンをクリックしてスクリーンショットをキャプチャします。引き続き、ボードのビューを変更し、さらに画像を追加することができます。

画像を削除するには、画像の上にカーソルを置いて、 ボタンを表示し、それをクリックして削除します。

結果のレポート

完全な解析レポートを作成するには、SI Analyzer by Keysightドキュメントの上部にあるFull Reportボタンをクリックします。フル・レポートには、各クラスのセクションが含まれます（ネット・クラス以外で個別に追加されたネットについては、All Netsの項目も含まれます）。

フル・レポート内でネット・クラス名（またはAll Netsリスト内のネット名）をクリックすると、以下のような詳細レポートが表示されます：

• ネット・クラスまたはネットの名前
• 割り当てられた仕様。
• 制約チェックのサマリー。チェックに失敗した項目をクリックすると、関連する問題を修正するための推奨事項が表示されます。
• ボードのレイヤースタックアップ。
• 各ネットの制約チェック。このネットの各オブジェクトの制約チェックを見るために、ネットのエントリを展開する。
• 挿入損失チャート。
• リターンロス表

詳細レポートを探索する場合は、Show on PCBボタンをクリックしてPCBを開き、SI Analyzer by Keysightパネルでクラス/ネットを探索します。

チャートの操作

挿入損失とリターン損失のチャートには、調査中のクラス内の各ネットに対応する波形が表示されます。チャート上の赤い領域は、制約によって定義された制限ゾーンを示します。

• 挿入損失またはリターン損失チャートの右上にあるドロップダウンを使用して、チャートに表示されたネットを管理します。すべてのネット、故障したネット、または特定のネットを表示できます。

• チャートの右側にある波形名をクリックすると、他の波形が薄暗くなり、その波形が強調表示されます。波形名をもう一度クリックすると、ハイライトが解除されます。

• マウス・ホイールをスクロールして、チャート上のマウス・ポインタの位置に対してズー ムします。マウス・ポインタがチャートの軸上にあるときは、マウスをスクロールして、この軸上のポインタの位置のみに相対的にズームする（他の軸のスケールは変更されない）。

• 測定カーソルを使ってデータ測定を行うことができる。カーソルは 2 つあり、チャート上の同じ波形または異なる波形に追加できます。チャートの右側にある波形名を右クリックし、コンテキスト・メニューのCursor AとCursor Bコマンドを使用して、カーソルの有効／無効を切り替えます。カーソルを移動するには、タブをクリックしてドラッグします。有効なカーソルの測定データは、チャートの下部に表示されます。

  
  同じ波形にカーソル A と B を追加した例。

レポートのエクスポート

Save Reportボタンをクリックして、レポートを HTML 形式で保存します。レポート設定ダイアログを使用して、どのネット（フル・レポートからダイアログにア クセスした場合）と特定のデータをレポートに含めるかを設定します。

Generate Reportボタンをクリックすると、レポートはプロジェクト・フォルダ内のサブフォルダ、\SiAnalyzerByKeysight_Output\HTMLReport\<ProjectName>.sik_<CurrentDate>_<CurrentTime>、∕Imagesサブフォルダに格納されます。