系统与设计
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模拟设计需要改变

就其本身而言,更好的工具还不足以应对模拟设计的挑战。

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这是一个参与模拟设计的激动人心的时代!随着新工具和改进方法的引入,模拟设计方法的创新已经蓬勃发展。这种创新是迫切需要的;模拟设计越来越难。设计进度仍然很紧张,模拟设计人员面临的技术挑战也在不断增加——尤其是在转向先进的节点技术时。今天的设计师面临着:

  • 更高的模拟工作量
    • 更多的角落
    • 更多的寄生元素-更大的网列表和更长的运行时间
    • 可靠性和可变性分析
  • 物理效果对设计的影响更大
    • 布局相关效果
    • 更高的寄生性——特别是在高级节点进程中
    • 可靠性问题(自热、电迁移、红外下降)
  • 更多的布局工作
    • 更高的设备计数
    • 更具限制性的设计规则
    • 多图案需求,如着色和切割层

工具开发人员一直在努力跟上这些需求。例如,Synopsys每年都提供更快的电路仿真性能,在单核性能和多核可伸缩性方面都有所改进。我们还开发了新的自动化功能,减少了自定义布局的工作量。然而,工具功能本身是不够的——设计师还需要调整他们的设计方法来应对这些新的挑战。

Synopsys通过与客户和我们自己的密切合作,共同优化工具功能和设计方法DesignWare IP设计团队。DesignWare团队是世界上最大的混合信号设计团队之一,由数千名设计师组成,他们每年共同完成数百个设计Synopsys定制设计平台.通过这次合作开发的两种方法创新是加速交付IP的关键因素:早期电气分析和基于模板的设计重用。

早期的电气分析——在设计过程中引入验证工具

为了加快模拟设计的闭合速度,设计人员需要测量寄生,并在布局过程中检查电迁移和IR下降问题。尽早发现潜在的电气问题可以避免额外的设计迭代。

一个早期电学分析方法需要包括三个组成部分:电气约束规范和验证,使用签到质量引擎在布局期间进行画布测量,以及使用早期或部分布局数据进行模拟。Synopsys模拟设计方法将这些离散的步骤集成到统一的工作流程中,从而实现更快的设计收敛。

如图1所示,早期电气分析流程可以在布局完成和LVS干净之前提供准确的仿真结果,从而缩短设计周期。在这个例子中,设计师可以在两个小时内得到寄生模拟结果,结果与最终布局的误差在5%以内——每次迭代至少节省了整整一周的布局时间。


图1:实例设计早期电学分析结果

一个重要的经验是,在整个流程中使用实际的信号提取、IR降和电迁移发动机,避免相关问题的重要性。Synopsys工作流集成了签到StarRC、IC Validator和CustomSim引擎,在布局创建过程中以交互设置的方式交付签到质量结果。

基于模板的设计重用——利用以前设计的诀窍来加速布局

模拟布局要求很高,有经验的布局设计师供不应求。基于模板的设计重用方法是在更广泛的布局团队中利用高级设计师经验的强大方法。

相同的子电路拓扑在模拟设计中反复出现。然而,由于这些子电路中的器件尺寸是为设计的特定需求量身定制的,因此在不牺牲结果质量的情况下采用基于单元的模拟方法是不可能的。

基于模板的设计是一种利用visually-assisted布局自定义编译器中的自动化功能。模板从布局中提取布局和路由模式,包括保护环和虚拟设备,并可以使用设计师需要的任何设备大小从这些模式中创建新的布局。设计团队可以根据高级布局设计师的工作创建模板库,供更多初级设计师应用。因为模板捕捉了原始设计中体现的智慧和经验,它们使整个团队更加强大。


图2:基于模板的设计重用

模拟设计不断发展,推动每个技术领域的创新——无论是汽车、5G、高性能计算还是物联网应用。这些都缩短了设计周期,使用了先进的技术节点和地理上分散的团队。管理模拟设计交付越来越困难,但这些挑战引发了新的创新浪潮。随着这些新的方法和工作流程成为主流,参与模拟设计确实是一个令人兴奋的时代。



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