Aplicaciones de simulación de circuitos AI y SPICE - Semiwiki

Reeditado por Platón

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¿Puede nombrar el proveedor de EDA que utilizó por primera vez la IA hace 15 años para los diseñadores de circuitos que utilizaban simuladores SPICE? Puedo recordar ese proveedor, era Solido, ahora parte de EDA de Siemens, y acabo de leer su artículo de 8 páginas sobre cómo analizan los distintos niveles de IA que se utilizan en EDA para ayudar a los diseñadores de circuitos integrados a trabajar de manera más inteligente y rápida que usando métodos manuales.

Los diseños personalizados que incluyen celdas, memoria y bibliotecas de IP analógicas requieren que las simulaciones SPICE se ejecuten en muchas combinaciones de proceso, voltaje y temperatura (PVT), así como que la variación local se verifique completamente para alcanzar el rendimiento objetivo, como 3, 4, 5, 6 sigma. , o mas alto. Además, los modelos de temporización utilizados por las herramientas de síntesis lógica y análisis de temporización estática también requieren muchas simulaciones SPICE para el modelado y la validación de .lib, especialmente con la variación estadística incluida en las secciones Liberty Variation Format (LVF) de .libs. Estas tareas necesitan millones o miles de millones de simulaciones SPICE y pueden tardar semanas en completarse.

La tecnología Solido utiliza un enfoque de IA adaptable que utiliza simulaciones SPICE para obtener resultados iniciales, selecciona puntos de muestra, simula más puntos finales y luego se autoverifica y adapta según sea necesario, con resultados que coinciden con los métodos Monte Carlo de fuerza bruta en una fracción del tiempo. tiempo.

Cualquier herramienta EDA que utilice IA debe cumplir con criterios para ser confiable, como si se puede verificar, si es precisa en comparación con una referencia, funcionará en general en todos mis diseños, si es lo suficientemente potente como para ahorrarme tiempo y esfuerzo, y ¿Puede ser utilizado por un equipo de ingeniería? También puede pensar en el nivel de madurez de su herramienta EDA con funciones de IA.

Nivel 0: sin enfoque de IA, SPICE con Monte Carlo de fuerza bruta.
Nivel 1: IA parcialmente confiable, donde funciona en algunas celdas, pero no en todas.
Nivel 2: IA parcialmente confiable, con autoverificación y precisión aceptable.
Nivel 3: IA adaptable y consciente de la precisión, donde los resultados de baja precisión se reemplazan por resultados de mayor precisión a través de una mayor recopilación de datos, mejorando los modelos automáticamente.
Nivel 4: IA de producción completa que funciona para todas las células, todos los casos de esquina, todo el tiempo.

Aquí hay un enfoque de herramienta EDA para el nivel 3 de madurez de la IA:

Esta metodología automatizada produce resultados precisos muy rápidamente, pero no requiere intervención manual. Alcanzar el nivel 1 de IA lleva días, el nivel 2 llevará meses, el nivel 3 requiere años y el nivel 4 requerirá décadas de años de desarrollo para alcanzarlo.

Entorno de diseño Solido tiene una función para la verificación de alto sigma, donde la IA acelera las ejecuciones de SPICE en un orden de magnitud, pero la precisión es completa de SPICE. Los ingenieros pueden alcanzar resultados de verificación 6 sigma en mucho menos tiempo que los métodos de fuerza bruta. El uso del enfoque High-Sigma Verifier mostró una mejora de la velocidad de 4,000,000 veces más rápida que la fuerza bruta en un ejemplo de celda. Con métodos antiguos, un equipo de ingeniería ni siquiera consideraría la verificación de alto sigma, porque los tiempos de ejecución serían demasiado lentos.

Además, la IA aditiva permite que Solido Design Environment reutilice los modelos de IA de una ejecución para ayudar a acelerar aún más las ejecuciones posteriores, acelerando las tareas de verificación incrementales hasta 100 veces más.

Figura 3 minuto — Entorno de diseño Solido

Para crear y verificar modelos Liberty (.lib) con IA, un ingeniero ejecutaría Solido Generator, que produce nuevos .libs de esquinas PVT utilizando esquinas PVT existentes como datos de anclaje, y Solido Analytics para validar completamente .libs, incluida la detección de valores atípicos y posibles problemas en datos .lib automáticamente. Ambas herramientas son parte de Suite de Caracterización Solido. Las técnicas de IA aquí reducen el tiempo de producción y validación de .lib de semanas a solo horas de ejecución.

La hoja de ruta para las técnicas de IA con herramientas Solido incluye IA asistida, donde la IA generativa ayudará a los ingenieros a encontrar y elegir opciones de optimización del diseño.

Resumen

Solido tiene una trayectoria de 15 años aplicando técnicas de inteligencia artificial a diseñadores de circuitos para verificación de alto sigma y caracterización de celdas, brindándoles resultados de verificación en tiempos de ejecución mucho más cortos. Pregunte a sus proveedores de EDA cuál es su experiencia en la aplicación de métodos de IA a sus herramientas e intente ver qué nivel de madurez de IA se ofrece. Alcanzar un nivel de madurez de IA de nivel 3 o 4 requiere décadas de esfuerzo de desarrollo.

Lea la artículo de 8 páginas en Siemens EDA.