混合信息的混合信号

不存在今天在高级节点作为一个纯粹的数字设计。甚至没有设计模拟内容很可能依赖混合信号组件串并收发器等通讯,或为自适应功率控制电压调节器。但故意试图的日子一切包括模拟和射频集成到一个死可能即将结束的许多领域行业。

在最近的节点,晶体管没有很好的操作特征因为模拟设备和扩展他们的性能有负面影响。比例也大幅度增加的模拟电路设计的难度。选择变得可供设计有足够的体积,或那些拉升起来,如2.5 d程序集。

但是新市场正在出现,不是很关心最近的节点,并在这些新兴市场混合信号用户可能需要不同类型的工具。

新兴的节点
总是会有用户推送技术的极限。“集成在一个芯片上仍然是一个非常经济实惠的解决方案对于许多应用程序,在大量船,”姆说Nizic,产品管理定制的集成电路和电路板组主任节奏。“但组合可能会改变。设计最先进的流程节点包含很多自定义的电路。这可能是自定义数字,一些模拟,他们必须精心设计以“analog-ish”的方式。要求是要有一个高度集成的模拟和数字之间流动的物理实现和签收。这甚至可能加剧的今天。”

然而,这并不适合所有人。“高级节点集成不容易发生,“Balasubramanian说Sathish,混合信号验证高级产品经理导师,西门子业务。“许多公司开始通过购买混合信号知识产权而不是建立自己的。有些人会买软IP,已证实某些角落。然后他们将定制他们的需求。似乎有不少semi-customization发生。这包括改变流程、电压、温度(PVT)的角落里,看着他们可以降低多少电压等。”

最新的节点不是analog-friendly。“设计一个锁相环7海里finFET数字设计是非常困难的,”汤姆说,渡轮,负责产品营销的副总裁Synopsys对此。“模拟电路设计是困难的。finFET的主要是为数字而设计的。我们需要平衡过程满足这两个数字和模拟需要的综合部分。”

最新的节点越来越需要包括新类型的混合信号的IP。“最新开发芯片的成本流程节点是如此之高,设计必须提取尽可能多的表现,”奥利弗·王说,首席技术官Moortec。“一个例子涉及die-monitoring IP,模拟自然界中。性能通常涉及电力优化。传统技术留下太多潜在的桌子上,因此自适应电压缩放和动态调整频率技术是采用比以前更广泛行业的一部分。”

先进的包装可能会提供一些缓解。而不是把一切都到一个死,multi-die可以部署的解决方案。另一个好处是增加可用的连接。“你得到显著降低电感和电容显著减少仅仅因为你不需要花费那么多死区焊垫,”说,首席技术官超音速。“这是一个改变游戏规则。做一个连接你可以有2至5微米的广场,而不是一个100微米的广场,这是一个大电容。突然你就可以开始使用全面CMOS信号在一个有效的方法,而不是需要一个体育。和消除信号的变换,从完全同步数字领域经历了一个体育的东西,有一个巨大的力量优势。”

这也创造了一个负面。“我们看到需要并发的设计方案和芯片,特别是在射频而言,“Nizic说。“当你有一个高性能的系统,即使是一个单一的芯片在包,它必须被考虑。中需要的发展仍有很多multi-chip模块,包括2.5 d,3 d,插入器等等。”

噪音是一个混合信号设计的问题。“过去,电源噪声是在筒仓进行模拟,”阿尔温德•韦尔说,高级主管工程的应用有限元分析软件。“芯片设计,包设计师和董事会设计师将个体噪声预算来满足供应。只要他们在他们的预算,保证芯片的整体操作。噪声边缘递减的先进技术节点,塔式利差迅速导致过多。有一个全面的联合仿真芯片,包和董事会是强制性的在这些技术节点。”

新市场
一个新兴市场,几乎是截然相反物联网边设备。“边缘节点基本上是一种传感器,越来越需要做一些处理,加上一个意味着交流,“Nizic解释道。“这些设计的另一个特点是力量,真正必须最小化。在过去我们可能认为这些简单的设计,但是他们非常复杂的混合信号设计。虽然不是很大soc他们有非常具体的要求,和权力可能是一个主要问题。功率控制和最小化扩展模拟。这个地区正在改善,使的工具验证计划所以权力意图可以跨两个模拟和数字域验证。”

但是,使设计他们产生不同的节点。“物联网不是追逐摩尔定律和公司不是要最先进的节点上,“Balasubramanian说。“这些设备正在针对28 nm或以上,虽然有些20 nm平面,或FD-SOI。他们是第三方混合信号集成IP数字逻辑。整个芯片很小,所以他们做很多集成。”

IP是重要的来源。而不是内部开发,大多数模拟内容从第三方公司购买。“时间为物联网市场往往是小,这使得它更可能购买知识产权,“继续Balasubramanian。“他们仍然需要混合信号的工具来验证IP独立工作,当集成的芯片和系统的上下文中。所以当他们减少工作通过购买的IP,验证需求仍然存在。”

这意味着,许多这样的公司没有设计师模拟或射频的深刻理解。正如Balasubramanian所说,数字设计师常常认为模拟和射频是黑魔法。这意味着他们有不同要求的工具被用来组装和验证他们的设计和他们的重点是权力和投放市场的时间。

模拟设计师们变得相当罕见的业内人士。需要许多年才能成为一个熟练的模拟设计,似乎有两个重要的浓度。一组是在大公司,可以区分自己与模拟的内容。另一组使得越来越多的第三方IP提供商。与数字IP市场,有许多小球员在模拟IP空间。他们经常有非常具体的知识,让他们产生竞争的IP。

对混合信号集成的工具
模拟组件是否在房子或从第三方获得的IP设计公司,流必须走到一起。“所有系统必须验证,无论你选择什么样的方式来做物理实现和结果,“Nizic说。“早期分析和验证的完整的系统,包括模拟和数字和在某些情况下软件,仍然是一个挑战。”

图1:混合信号设备中的错误。来源:导师

Balasubramanian完全一致。“挑战在于做自上而下的验证所有抽象。你开始一个抽象模型混合信号模块的系统级验证和你去香料在混合信号块验证。用户想要一个工具,可以一路在抽象和实数建模,这实际上是一个模拟块到一个数字块,并一直到SPICE-level模拟器。光谱的精度和抽象,客户正在寻找。”

即使是传统的模拟设计,有一些新的要求。“引入模拟验证环境需要一些新功能的验证计划,“Nizic补充道。“混合信号的IP我需要使用更先进的规划、建模与仿真。应用程序就像汽车需要安全性和可靠性,这要求可跟踪性和可见性验证过程。这要求一个更digital-like方法适用于模拟。我要领带模拟部分的规范验证,所以总是跟踪,你可以找出失败和调试更容易。当一块必须带进一个SoC验证环境,而这正是透明度和模型是很重要的。”

今天,我们看到了实数的集成建模SystemVerilog。“这将使它类似或更好Verilog-AMSNizic”仍在继续。“然后我们可以桥AMS和SoC验证,使数字验证工程师采取模拟模型在SV格式,他们用最低罚款用于速度和转身,SoC验证。”

这是许多系统内创建一个新类型的设计师公司。“我们看到团队的培训的人编写高效的实数模型,”巴拉苏布兰马尼安说。“这是他们做的。他们不一定有很多模拟电路设计技术。他们采取一个IP和假定的IP,但是团队需要知道它将如何处理顶层和系统水平。他们开发的抽象模型,IP。”

结论
模拟混合信号市场发生了重大的变化,由工艺技术的进步,而且远比analog-friendly digital-friendly。这是导致新途径的探索,在复杂的SoC水平和更简单的设备针对物联网边缘节点。每个正在一个非常不同的路径。

他们都有什么共同点需要更好的系统级验证工具,这是这个行业工作。“模拟和数字之间的交互验证正在增加,”Nizic总结道。“项目之间的协调的工具和设计团队正在增加。这是由技术和业务需求驱动的。不可能扔东西在墙上了。”

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