Het inherente 'niet vallen en opstaan' van hoogfrequente kaarten heeft simulatie van optioneel in noodzakelijk gemaakt
De logica van laagfrequente kaarten (van een paar MHz tot enkele tientallen MHz, gewone FR-4) is "verbonden is gekwalificeerd". De bedrading nadert de ideale draad en reflectie en overspraak hebben nog geen tijd gehad om het signaal te vernietigen. Door op basis van ervaring de lijnbreedte te berekenen en het bord aan te passen, kan convergentie worden bereikt.
Het hoogfrequente bord is volledig omgekeerd en de bedrading zelf is een microgolfcircuit:
Bedrading wordt een transmissielijn: Wanneer de lengte van de bedrading groter is dan 1/10 van de signaalgolflengte, of de signaalsnelheid 1 Gbps of hoger bereikt, en de stijgende flank het niveau van honderd picoseconden binnengaat, zullen effecten optreden zoals reflectie, ringing, overshoot, overspraak, timingafwijking en grondstuiteren, die niet kunnen worden beoordeeld door multimeter aan/uit en ervaring van een ingenieur.
De materiaalparameters zijn de grootste bron van onzekerheid geworden: de diëlektrische constante (Dk) van gewone FR-4 fluctueert tussen 4,2 en 4,6, en de impedantie drijft af bij hoge frequenties; In het hoge frequentiebereik moeten low-loss-kaarten worden gebruikt en moet de testfrequentie worden gespecificeerd (zoals "Dk 3,5 @ 10GHz"). De verliestangens (Df), de ruwheid van de koperfolie (skin-effect) en de via-stub zullen elk de kanaalprestaties aanzienlijk veranderen.
Het "verschil" tussen ontwerp en productie zal de hele marge opslokken: de lijnbreedte die standaard wordt berekend Er=4.5 aan het ontwerpeinde, maar het daadwerkelijke materiaal dat door de platenfabriek wordt gebruikt is Er=4.2, wat resulteert in een verschil van 5 Ω in de impedantieberekening; Een via kan een parasitaire capaciteit van 0,5-1 pF met zich meebrengen, en de stijgende flank van signalen op DDR3-niveau kan met ongeveer 10% worden vertraagd. Op de tekeningen zijn deze afwijkingen niet te zien, alleen simulatie kan ze vooraf blootleggen.
Het resultaat is dat als een hoogfrequent project eerst wordt getest en onjuist blijkt te zijn voordat het wordt aangepast, het meerdere malen duurdere materialen nodig heeft dan gewone FR-4, een lange bemonsteringscyclus en een hele machine-foutopsporingstijd. De kosten kunnen direct de volledige winst van de bestelling opslokken. Er bestaat dus een consensus in de sector dat als de signaalsnelheid groter is dan 1 Gbps of de stijgende flank minder dan 1 ns is, er een ronde van signaalintegriteitssimulatie moet worden uitgevoerd voordat het bord wordt ingezet. Dit bepaalt dat fabrieken zonder simulatiemogelijkheden niet eens de eerste stap kunnen zetten om het ‘goed te doen’.