La conception et la vérification numériques sont bien comprises par les fournisseurs d'EDA et les concepteurs de circuits intégrés. Toutefois, la conception et la vérification de signaux mixtes sont plus difficiles, car la nature continue des signaux analogiques nécessite davantage de ressources de calcul et de compétences de conception spécialisées. Siemens EDA propose une offre unique dans ce qu'ils appellent Symphony, car il connecte les simulateurs numériques commerciaux les plus populaires à leur Analog Fast SPICE (AFS) simulateur de circuit pour permettre une simulation rapide et précise de signaux mixtes. J'ai assisté à un webinaire sur Symphony le mois dernier et décris mes découvertes dans ce blog. Si vous l'avez manqué, vous pouvez désormais visionner le webinaire à la demande : Symphonie pour la vérification des signaux mixtes.
Symphony est un simulateur de signaux mixtes qui s'intègre dans la plate-forme Siemens EDA Custom IC Verification comprenant un environnement de conception, une suite de caractérisation et une validation IP.
La conception à signaux mixtes représente 85 % de la conception de circuits intégrés lancée aujourd'hui, selon IBS la recherche et des exemples de catégories de produits incluent : 5G, automobile, IA, HPC, IoT. Les simulateurs de circuits SPICE offrent la plus grande précision de simulation au niveau des transistors, mais les temps d'exécution sont longs. Les simulateurs numériques sont rapides et de grande capacité, mais ne tiennent pas compte de l'analogique. La simulation à signaux mixtes combine des blocs analogiques de haute précision avec des blocs numériques, permettant ainsi la vérification.
Dans la vérification de signaux mixtes, il est important de détecter les erreurs de spécification de connectivité de niveau supérieur, de trouver les erreurs de comportement électrique et, en fin de compte, de vérifier que les mesures de performances ont été respectées. Les concepteurs de signaux mixtes veulent des outils de vérification dotés d'une précision SPICE exceptionnelle, faciles à utiliser et à configurer, permettant d'atteindre les objectifs de débogage et de couverture et qui réutilisent l'infrastructure de vérification.
La plateforme Symphony de Siemens EDA utilise AFSXT en tant que solveur analogique, il est évolutif jusqu'à 16 cœurs, prend en charge les simulations post-mise en page et offre une vérification et un débogage avancés. Annoncé pour la première fois il y a 5 ans, Symphony continue de gagner en popularité avec plus de 100 clients à ce jour. Symphony se compare bien à ses concurrents, montrant des améliorations de vitesse de 2X à 8X pour les circuits à signaux mixtes tels que : oscillateur HF, PLL, SerDes, Video TxRx, audio ADC et capteurs d'image CMOS.
Toutes les grandes fonderies ont certifié la précision du silicium de l'AFS sur les nœuds de processus de 0.5u à 2 nm : TSMC, ST, Samsung, Intel, Global Foundries, UMC. Symphony fonctionne avec des simulateurs numériques qui modélisent VHDL, Verilog et System Verilog : cette, VCS, Incisif, Xcelium. Les ingénieurs peuvent simuler Symphony en mode batch, en ligne de commande ou de manière interactive avec une interface graphique.
Lors de la combinaison d'une netlist HDL numérique avec une netlist analogique, un élément de frontière (BE) est nécessaire pour les connexions unidirectionnelles ou bidirectionnelles. Avec Symphony, les BE sont intégrés et peuvent être paramétrés, de sorte que les ingénieurs n'écrivent aucun code. Les signaux analogiques sont accessibles dans les modules Verilog ou System Verilog à l'aide de fonctions d'accès analogiques. Les états Hi-Z sont également détectés lors de la simulation de signaux mixtes.
Les simulations avec Symphony peuvent faire l'objet d'un instantané pris, puis restauré pour des simulations ultérieures, économisant ainsi de précieuses ressources de simulation à votre équipe. Pour améliorer le débogage, Symphony propose des fonctionnalités permettant de parcourir tous les BE et même de contrôler la simulation à l'aide du code Tcl de manière interactive.
NVIDIA a expliqué lors de la conférence des utilisateurs Siemens 2018 comment ils ont utilisé Symphony pour effectuer une vérification à signaux mixtes d'une interface PHY GPU à haute vitesse, constatant des améliorations de la vitesse de simulation entre 2X et 12X par rapport aux outils précédents. Invensense a signalé que Symphony effectuait une simulation du bruit pour un CAN multi-pente avec une accélération de 2X à 5X par rapport à d'autres simulateurs. Analog Value a présenté à la DVCon 2021 comment ils ont réalisé une simulation ADC en mode mixte avec des résultats de Monte Carlo en utilisant 6,590 XNUMX simulations de moins que la force brute.
La dernière partie du webinaire était une démo en direct de Mina Zaki de Siemens EDA, utilisant d'abord la ligne de commande avec une netlist numérique en haut, puis un autre exemple avec de l'analogique en haut. Les résultats de Solido Waveform Analyser ont été présentés pour un exemple de PLL.
Dans le troisième exemple de démonstration, ils ont montré comment les valeurs BE pouvaient être modifiées de 2.6 V à 1.2 V pour obtenir les résultats de simulation appropriés.
Résumé
Oui, la conception et la vérification de signaux mixtes sont une tâche d'ingénierie difficile, mais avec le bon environnement d'outils comme Symphony et la possibilité de choisir votre simulateur numérique préféré fonctionnant avec AFS, il semble que Siemens EDA propose une offre attrayante. Leur technologie de simulation a fait ses preuves au cours des cinq dernières années et compte de nombreux utilisateurs de premier plan, alors pourquoi ne pas l'essayer pour améliorer vos délais d'exécution à signaux mixtes.
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