主流PCB仿真软件介绍（Sigrity、ADS、Hyperlynx、SIwave、HFSS）

Sigrity

Hyperlynx

ADS

SIwave

HFSS

     每隔18-24个月集成电路上可以容纳的元器件数量便会增加一倍，性能也将提升一倍。”这是英特尔创始人之一戈登·摩尔（Gordon Moore）提出来的摩尔定律。而集成电路近五十年来的发展也契合了该定律。

      处理器的性能提升，也必将带动信号传输方式的改变。以USB为例，从最初的USB1.0版本速度为1.5Mbps，再到现在普遍的流行的USB3.0，速度已经提升到5Gbps，而在今年九月公布的USB 4标准中，其速度更是达到了惊人的40Gbps。二十三年的时间，仅仅USB线上传输的信号就增长了近26000倍。

      面对速度如此之高的信号，从板材选择，到叠层设计，再到Layout，设计过程中哪怕是小小的一个过孔设计失误就可能造成无法工作。传统的设计经验，已跟不上飞速发展的技术。因此在设计中引入仿真，并通过仿真优化设计，这几乎是针对高速信号设计唯一可行的方式。

      目前市面上有大量的仿真软件可供选择，国内主流仿真软件包含：Sigrity、Hyperlynx、ADS、SIwave以及HFSS。

      上述软件都是非常成熟的软件，从前仿真到后仿真，从SI（信号完整性）到PI（电源完整性），均有相关的功能组件支持。但由于每个软件的侧重点并不相同，采用的算法也各有特色（会在下一篇文章中着重介绍算法），因此也呈现出不同的差异性。下面将逐个介绍这些仿真软件。

Sigrity

      Sigrity由全球最大的EDA公司推出，也就是推出了Orcad和Allegro这两个软件的母公司Cadence。这款软件在国内占有率很高，也是很多人（包括笔者自己）接触仿真时所了解的第一款仿真软件。Sigrity上手操作相对比较容易，所有的操作步骤都可以通过在左侧的流程指引来进行设置，只需要根据流程指引即可完成仿真。

      Sigrity根据功能分为多个组件，比如PowerSI、PowerDC、OptimizePI、Speed2000等等。根据你要做的仿真类型选择对应的仿真组件即可。

      总体来说Sigrity界面友好（或者说过于质朴？偏向WIN XP的风格），仿真速度快，精度还行。其PI部分做的很好，很适合用来做电源完整性分析。SPEED2000也很有特色，比其它软件更省事。适合新人上手。

Hyperlynx

      Hyperlynx由全球三大EDA公司之一的Mentor公司制作。这款软件也是一个适合新人入门学习的软件，因为它的菜单有中文，中文，中文！！！也是唯一拥有中文菜单的仿真软件，这对于新人刚开始了解软件特性，熟悉仿真流程会很有帮助（英语好的同学，请忽略这段话）。

      Hyperlynx的特色在于拥有最快的计算速度，当然速度和精度通常不能一起保障，不然它就是老大了。所以在精度上Hyperlynx会有一点的欠缺，同时软件功能相对来说会单调一点。但仍然是一款优秀的软件，适合用于设计前期或设计过程中快速分析结果，评估趋势，提升设计速度。

ADS

      ADS是由是德科技推出，做测试的基本都用过这家公司的仪器。ADS相对其他软件，起步较晚，但这在某种程度上也是一种优势。可以规避别的软件一些设计问题（软件通常要考虑延续性，不会在操作习惯等上面大幅度改动），所以ADS使用体验相对是最人性化的。

      ADS以前主要是射频应用较多，近年逐渐进入高速设计领域。其在参数提取这一块，精度与速度都中规中举。特色在于利用ADS做行为级的分析会非常轻松，呈现结果的视图页面也高度灵活。而针对高速Serdes进行均衡等操作，ADS几乎是唯一的选择。

      相对其它软件挤牙膏式的更新，ADS的进步让人欣喜。总体来说值得推荐，但是其操作方式对新手不是很友好，适合搭配其它工具使用。如果运用的好，相信大家会爱上这个软件。

SIwave

      SIwave的制作公司是ANSYS，这是全球最大的专业仿真公司。比起前面的几个仿真软件，功能都相差无几，该有的都有。SIwave的特点在于精度，相比较前面几款软件，其精度相对更高，速度也可以接受。

       软件的界面偏向于WIN10的风格，可以配置的参数项目也比上述软件更多一些。总体来说对频域部分的处理，SIWAVE是同类型软件最好的。但是操作起来也会相对麻烦一些，由于ANSYS不同于Cadence有Allegro，Mentor有PADS这些两个PCB软件。所以很多做LAYOUT的同学转向仿真的时候，学习SIWAVE的人相对更少，对应的资料也就更少。

HFSS

       提及EDA仿真，怎么都绕不开大名鼎鼎的HFSS。HFSS和SIwave一样都出自ANSYS。不需要过多介绍，这里复制一段百度百科的描述：“经过二十多年的发展，HFSS以其无以伦比的仿真精度和可靠性，快捷的仿真速度，方便易用的操作界面，稳定成熟的自适应网格剖分技术使其成为高频结构设计的首选工具和行业标准。”

是的无与伦比。

        但HFSS同样存在很多的问题，比如操作界面复杂（偏向于CAD风格而不是EDA风格），参数设置相对繁琐，计算时间长，对设备的性能要求高等多种问题。ANSYS在HFSS的基础上推出了HFSS 3D LAYOUT，很多细节得以优化。总的来说是一款绝对值得学习的软件，但不建议直接上手，适合先学习其它仿真软件，再来学习此款。

总结

        如果大家追求精度，那么HFSS无疑是最佳的选择，但是很多情况下并不是需要这么高的精度，在频率不高（5GHZ以下）的时候，各个仿真软件都相差无几。此时可能更需要的是仿真的速度以及易用性。这方面Sigrity和SIwave都是不错的选择，相对而言Sigrity的学习资料更多一些。如果要对多个结果进行对比，或者分析结果，借助ADS可以大大提高效率。同时ADS也适合用于前仿真的验证。至于Hyperlynx适合刚开始了解仿真的同学，但如果只凭这个软件，其精度确实会差一些。建议学这个软件的同学后期可以多学一点另外的软件。

       上面软件的介绍都只是个人的一些看法，可能并不准确，多少会有一些个人的主观看法。具体大家可以根据自己的喜好去选择适合自己的。需要说明的是，没有哪一个软件是万能的，通常都需要搭配进行使用。而对于信号完整性仿真来说，更重要的是对信号完整性知识的理解，软件只是帮你做相关计算的一个工具而已。