Классические программы моделирования аналоговых электронных схем, обеспечивают хорошую сходимость решения в большинстве случаев и гарантируют достаточную точность. Однако, постоянный рост сложности и объемов проектов БИС привел к увеличению размеров схем до десятков и сотен миллионов узлов. Как следствие, производительность классических программ моделирования, построенных на традиционном подходе составления и решения системы ОДУ с применением методов разреженных матриц, стала явно недостаточной для решения системы уравнений, описывающей всю схему.
Подходы, применявшиеся несколько лет назад, состоят в расчете фрагментов схем, базовых ячеек или в комбинированном применении логических и временных расчетов совместно с моделированием аналоговых фрагментов схем на уровне транзисторов. Широкое распространение нашло также макромоделирование.
В последние годы, интенсивно начали развиваться программы моделирования нового поколения, так называемые «быстрые симуляторы» . Их применение дает качественный скачок в производительности. Появилась возможность моделировать БИС объемом в десятки и сотни миллионов узлов с точностью и требованиями к вычислительным ресурсам, близкими к традиционным программам моделирования.
Решение, предлагаемое Cadence на данном сегменте рынка, - платформа Virtuoso и система FastSPICE Ultrasim . Наряду с известными системами моделирования, Ultrasim интегрирован в общую среду разработки Virtuoso и дает возможность быстро получить решение с приемлемой точностью при возрастании сложности проекта на несколько порядков.
Технические требования к аналоговым, заказным цифровым, радиотехническим и смешанным проектам росли экспоненциально в последнее десятилетие (рис. 2). Экономические факторы и конкуренция на рынке электроники вынуждают разработчиков применять новые технологии и объединять прежде независимые блоки на одном кристалле (System-On-Chip, SOC). Многие производители переходят на современные технологии проектирования по нормам 0.13 мкм – 65 нм, и совмещают аналоговое проектирование, с нанометровыми цифровыми дизайнами. Более того, основой цифрового проектирования является использование библиотек стандартных и специализированных заказных блоков, разрабатываемых с применением средств аналогового моделирования.
Рис. 5 Взаимосвязь технологии, сложности и стоимости проекта
Сложность, объем современных проектов и новые физические эффекты требуют соответствующих технологий заказного проектирования, объединяющих возможности быстрого нисходящего (top-down) проектирования с точностью восходящего (bottom-up) проектирования, идущего от кремниевой реализации . Meet-in-the-middle – современная методология, сочетающая в себе скорость и точность (рис. 3)
Платформа для заказного проектирования Virtuoso [2] является понятной системой для быстрого и точного проектирования, оптимизированной для технологии meet-in-the-middle, например Analog Custom Design (ACD).
Рис 6 Процесс проектирования с помощью платформы Vituoso
В Virtuoso входит среда, определяемая спецификацией, многорежимное моделирование, имеющее общий синтаксис, модели и системы уравнений, значительно ускоренные слои и объединенная на уровне всего кристалла, а также среда смешанного моделирования.
Virtuoso поддерживает моделирование с использованием различных уровней абстракции моделей - от чисто поведенческого на верхнем системном уровне до точных, откалиброванных по экспериментальным данным на нижнем, наиболее детальном уровне. Уровни абстракции физического дизайна меняются от оценочных на ранних стадиях, до финальных трассировки и экстракции. Кремниевый анализ, основанный на расширенных моделях полупроводниковых приборов, прецизионной экстракции и средствах анализа, дают адекватную информацию в течение всего процесса проектирования. В зависимости от сложности и объема решаемых задач, Vittuoso ADE (Analog Design Environment) может интегрировать различные системы аналогового моделирования (Spice, Spectre, UltraSim, Multi-mode Simulation), обепечивать обратную аннотацию паразитных параметров, экстрагируемых с помощью Assura RC, поддерживать кросспробинг между схемным вводом (Virtuoso Schematic Editor), топологическим редактором (Virtuoso Layout Editor) и системой анализа результатов моделирования.
Платформа Virtuoso может работать с базой данных Cadence CDBA или с базой OpenAccess. С этой платформой, возможно быстрое проектирование с высоким выходом годных для геометрий от 1 мкм до 90 нм и менее.
Выводы
С использованием современной FastSPICE технологии Virtuoso UltraSim, система моделирования позволяет выполнять высокопроизводительное, аналоговое или смешанное моделирование всей системы. Поддержка многих языков описания объектов обеспечивает независимость языка и уровня абстракции в методологии проектирования. Обобщенная реализация полупроводниковых приборов в системах моделирования, входящих в платформу Virtuoso, гарантирует высокую точность результатов. С учетом RC-редукции, с помощью UltraSim и Virtuoso стало возможным решение ранее недоступных задач полной и точной верификации проекта после фазы разработки топологии на нанометровых технологиях.
Платформа заказного проектирования Vittuoso легко интегрируется в единый маршрут проектирования с платформой функциональной верификации Incisive. Фирма Cadence обеспечила интеграцию новой системы на уровне plug-and-play и предоставила разработчикам возможность использования современных средств аналогового моделирования и заказного проектирования в рамках единой методологии разработки СБИС.
Список литературы
1. Жан М.Рабаи Цифрофые интегральные схемы 2-е изд 2007 год
2. Жмурко С.А..Разработка подсистемы поиска информации в гетерогенных САПР на основе многоагентных систем - дис. 2010г.
3. Ф.Томас А Иванов САПР микроэлекроники — ж. Электроника №3 2006г.
4. А Иванов Среда проектирования компании Cadence — ж. Электроника №5 2003г.
5. Шелохвостов В.П. Проектирование интегральних микросхем 2008г.
