混合信号/低功耗设计

半导体工程坐下来讨论混合信号/低功耗集成电路设计与菲尔•马修斯的工程总监硅实验室;举行,模拟集成电路设计主管Ambiq微;Krishna Balachandran低功率解决方案的营销总监节奏;杰弗里,产品营销总监AMS组,Synopsys对此;主任和米克Tegethoff AMS营销,导师图形。

SE:模拟/混合信号,混合信号设计一直是困难的。但是现在我们有低功率考虑,。如何使整个过程严格吗?

陆:要艰难得多。首先,你需要收集一个精确的模型,以有一个可靠的设计。我们发现后端定时关闭难多了由于晶体管的敏感性变化过程。

马修斯:有多个方面。我同意举行所说的模型是很重要的。一件事,我们发现芯片我们——的类型混合信号低功率,我们使用流程已经通过工厂。首先,我们在180纳米。然后你去90。然后你看下一个节点。铸造厂添加闪光时,当他们添加低功耗特性,它改变了这个过程。所以即使你可以说,‘哦,90年,这是一个15岁的过程,“添加新特性时,它的变化。模型时,他们已经有很长一段时间,设备的性能改变时添加闪光当他们添加低功率。最重要的是,我们必须使用晶体管的方法,我们没有使用他们的范围,他们小心翼翼地建模。最初我们使用它们在更低的电压水平,晶圆厂没有通常的地方仔细模拟装置的性能。在混合信号方面,它有很多合作模拟设计团队必须做和数字设计团队做什么。为此,我们必须做很多顶级,混合模式模拟,讨论模拟电路,数字电路。你最好模型模拟电路尽可能多的,这样您就可以得到快速循环,但在一天结束的时候它确实下来在某种程度上拥有顶级模拟用数字代表Verilog和模拟电路模拟器。这也是一个巨大的挑战对吃光,你可以模拟芯片在一些有用的模式水平的复杂性。

Tegethoff:低功率,即使你只看一个模拟块,今天仍有相当多的优势,设计一个模拟功能,很多加保证金的方式模拟设计是通过增加力量。甚至在混合信号,你必须变得更加准确的模拟块,你如何描述你的噪音,所有的这些事情,所以你不使用电力来满足芯片的规格。一种超低功耗情况,变得更加的关注。除此之外,你要做的混合信号。但如果你真的在一个物联网世界,你有什么需要操作一个电池的10年。你要知道每一点点的权力。还有很多模拟电路设计的松弛。你把更多的电流噪声下降。他们就是这么做的。

马修斯:所有工程师希望margin-not模拟设计师,但所有工程师。总是有很多钩子,至少在你要做的,因为你知道的模型可能不是100%准确。所以他们可能建立在一些保证金的。最重要的是,你需要添加更多的复杂性设计考虑到有些事情可能不会像你预期工作。你可能需要增加你对某些事情的刷新率。所以你必须考虑一些事情,。也许从积极的一面来看,你可以减少一些东西。

Tegethoff:我同意。

应:因为在sub-zero-threshold设备操作水平,模型的特征通常是非常粗糙的铸造。它创造了不连续模型中,电路模拟器只是时间步的问题。无论这个问题,坏脾气的矩阵,它变得非常讨厌的。我们所做的与客户和一个新进程requalify模型,铸造,sub-structural地区,以确保一切都是正确的。这是一个方面。混合信号仿真,我们看到很多这些挑战,尤其是现在与低功耗设计。晶体管的层面上,我们总是有低功率。电压持续下去,所以这不是一个问题。在数字方面,权力统一格式(统一格式),创造了很多新的挑战的工具了解UPF值我们可以做适当的接口进行联合仿真。这些都是一些新的挑战,我们看到与物联网的客户工作。然后,很多时候有multiple-voltage域。这些问题由这些电压域非常,非常困难与动态仿真模拟,电路模拟器。例如,以水平换档器。你换档器插入所有的水平,这些东西很难检查从动态模拟的观点。人们在寻找特别的方法来确定这些东西。可以是thin-oxide设备,偶然你放入1 + volt域,然后它就会死。这些东西是一些新的挑战,我们看到在处理超低功耗。

Balachandran:在混合信号的一些真正的挑战,低功耗设计的挑战是你首先有一个传统的混合信号设计。你有一个模拟世界和数字世界,他们彼此不说话,正常。如果你试着交换文件格式信息之间的模拟和数字世界,这是一个损耗,所以模拟设计师无法轻易约束数字设计师沟通。再次,数字设计师不能回来的一组约束模拟设计师。所以有两个世界。这两个世界存在于许多公司在地理上不同的位置。这是一个巨大的挑战。现在,你扔在上面低功率,和你必须不仅沟通设计的限制,但你要沟通能力约束从一个世界到另一个。甚至权力的方式反映在这两个世界是非常不同的,在模拟和数字。没有电压的概念RTL,而在一个模拟电路设计,在示意图您显式领带每一特定电压信号。它是正确的建设。如果它不是,模拟设计师修正迭代循环。在这种环境下,自检。在数字环境下,电压的整个概念是唯一的论坛和UPF值。的交流方式。你怎么把这两个世界在一起吗?一个世界都是在schematic-based环境中,代表不同的电压和连接。在另一个世界是代表一个单独的文件格式,而不是设计的一部分。这是一个单独的文件中。 And the two have to interact with each other. That’s the first problem, which is the communication itself. The second problem is what happens at the interface of the two domains. You’re switching from a zero/one logic level to some kind of an absolute voltage on the analog side, and then switching back from this absolute voltage into the zero/one world. Whether it’s simulation, or even it’s in the implementation, you’ve got challenges on both sides. We discussed the simulation angle, but there also is an implementation angle. When you’re going through the design and implementing it, you have to make sure that whatever is connected is connected properly, that there are no hanging or open wires in those domains, or some wrong level shifter that got inserted. That is a very critical part. And you have to have really solid checkers. As you go through the implementation flow, it’s not just, ‘Okay, I’ve done my simulation, I’ve done a really good analog/mixed-signal simulation, and I’m done. The rest of the design is going to take care of itself with the existing tools, or the existing flow.’ That’s not the case. You’re going to have problems. So you’ve got to pay real close attention to that, all the way till the GDS is done.

SE:通常是错了吗?

Balachandran:一个主要的事情,我看过一遍又一遍地与混合信号/低功耗的客户是不正确的或失踪水平之间的换档器模拟和数字域,这完全可以杀死芯片。这是一个非常大的交易模拟/混合信号设计。另一部分是挤出volt的欲望,就像每一滴力量,从这些设计。这些设计,尤其是因为他们针对物联网空间,都是运行在这样一个前提:你不需要一个电池运行它。如果你能从环境中获取能量,运行它。或者你把它放在一个工业环境中,这是非常恶劣的,你不会去那里,经常更换电池。你需要的是口的能量从设备,甚至不是消耗它。当你谈论喝,你谈论皮瓦的电力。和我打交道的客户说,“我们想要一个真实的准确的照片不仅仅是模拟,因为这些模拟设计师是真的,真的很擅长砍伐的权力。“数字设计师依靠自动工具,因为他们不做定制逻辑。在过去,他们是混合信号设计,因为混合信号设计很小。 As the mixed-signal designs are growing in content on the digital side, then you no longer can hand-tweak the little bit of logic. It’s not a little bit of logic. It’s now millions of instances sometimes, and so you need a solid方法估计的力量非常准确,然后减少每个数字逻辑的最后一点力量,这是非常,非常重要的。与混合信号组,这些组的功能在于模拟群体内的组织。模拟设计师正在学习数字流和在某些情况下,他们不知道如何减少这种力量。他们必须雇佣一个整个团队的专家。这是我看到整个公司。已经成为一个非常大的挑战挤出最后皮瓦功率的混合信号/低功耗设计。这是创造一个行业的问题。

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