硅谷面對面：創(chuàng)新EDA工具無須犧牲準(zhǔn)確性來換取更高的速度
正如TI總裁兼CEO Rich Templeton說過的：“隨著世界變得更加數(shù)字化，我們反而需要更多的模擬器件?！钡拇_，，這是一個(gè)有趣悖論，靠DSP一統(tǒng)天下的TI已經(jīng)把模擬看做最為重要的增長驅(qū)動力。據(jù)說排名前25的半導(dǎo)體廠商中已有20家的市場策略將模擬作為今后的重點(diǎn)。模擬市場真的能帶來如此高的利潤嗎？iSuppli的數(shù)據(jù)顯示，混合信號ASSP的收入每年都將有兩位數(shù)的增長，這主要來自于采用90nm以下先進(jìn)制程的器件，而且未來的比重越來越大。換言之，只有走向90nm以下節(jié)點(diǎn)，才能從這一巨大市場中獲利。
圖：混合信號ASSP收入預(yù)期（iSuppli）
然而，90nm以下更先進(jìn)的工藝卻為混合信號的設(shè)計(jì)帶來了巨大的挑戰(zhàn)，包括尺寸和復(fù)雜度的提升、寄生效應(yīng)的影響，以及在模擬設(shè)計(jì)中采用離散時(shí)間帶來的難度等等，這也給芯片的驗(yàn)證帶來了更高的要求。
“工欲善其事，必先利其器。就像汽車工業(yè)的生產(chǎn)設(shè)備不斷更新一樣，對驗(yàn)證的更高要求也推動了驗(yàn)證工具的進(jìn)步?！盉erkeley Design Automation (BDA)總裁兼CEO Ravi Subramanian博士表示，“一直以來，數(shù)字電路的設(shè)計(jì)工具總是推陳出新，現(xiàn)在，我們很高興看到人們越來越關(guān)注模擬電路設(shè)計(jì)，在由Cadence、Mentor Graphics和Synopsys占據(jù)的EDA市場，這對我們是個(gè)絕佳的機(jī)會?！?/p>
圖：Berkeley Design Automation總裁兼CEO Ravi Subramanian博士
2003年才成立的BDA公司是如何憑借其Analog FastSPICE平臺 (AFS)贏得包括排名前5位IC廠商在內(nèi)的75家客戶的呢？AFS是目前唯一能夠?qū)δM、射頻和混合信號設(shè)計(jì)進(jìn)行統(tǒng)一驗(yàn)證的平臺。與傳統(tǒng)SPICE工具相比，AFS能夠?qū)魏嗽O(shè)計(jì)驗(yàn)證的速度提高5~10倍，將多核并行工作模式的驗(yàn)證速度提高50倍，顯著的縮短了驗(yàn)證時(shí)間。AFS對32nm以上工藝驗(yàn)證的準(zhǔn)確性已經(jīng)多家代工廠的認(rèn)證，今年4月，TSMC對其在28nm節(jié)點(diǎn)的準(zhǔn)確性也進(jìn)行了認(rèn)證。
傳統(tǒng)的SPICE工具基本都要以犧牲準(zhǔn)確性為代價(jià)來提高驗(yàn)證速度，AFS如何兼顧這兩個(gè)重要的性能呢？據(jù)Subramanian博士介紹，常用的SPICE仿真工具都是以誕生于70年代的SPICE算法為原型的，這一算法的問題在于數(shù)學(xué)模型復(fù)雜，耗時(shí)長。AFS沒有采用傳統(tǒng)的線性算法，而是采用了創(chuàng)新的非線性、隨機(jī)算法，在保證準(zhǔn)確性的同時(shí)顯著縮短了計(jì)算時(shí)間。
無獨(dú)有偶，在寄生參數(shù)的提取過程中，也存在準(zhǔn)確性和速度難以兼顧的情形。如下圖所示，基于規(guī)則的提取算法（Rule-based）是測量多邊形之間的距離，計(jì)算速度較快；電場求解器（Field Solver）是要求解Maxwell方程，準(zhǔn)確性更高。但兩種方法都不能兼顧準(zhǔn)確性和計(jì)算速度。
圖：基于規(guī)則的提取算法與電場求解器
Mentor Graphics副總裁Joe Sawicki介紹了今天剛剛推出的寄生電路提取工具Calibre xACT-3D，這一解決方案能在晶體管級精確計(jì)算寄生效應(yīng)，并與現(xiàn)有的Calibre納米級平臺全面兼容。
圖：Mentor Graphics副總裁Joe Sawicki
如下圖所示，Calibre xACT-3D是采用先進(jìn)算法的三維電場求解器，能夠?qū)崿F(xiàn)參考級的準(zhǔn)確性，卻比其他電場求解程序速度更快，計(jì)算速度可與基于規(guī)則的提取算法媲美。
圖：Calibre xACT-3D兼顧準(zhǔn)確性和計(jì)算速度
與有近30年歷史的Mentor Graphics不同，作為一家初創(chuàng)公司，BDA如何讓更多的工程師了解AFS呢？Subramanian表示，大學(xué)計(jì)劃是BDA重要的市場推廣策略之一。在中國，BDA的大學(xué)計(jì)劃也正在籌備當(dāng)中。希望這一計(jì)劃能早日啟動，把同學(xué)們從漫長的仿真中解脫出來，將寶貴的時(shí)間用于創(chuàng)新設(shè)計(jì)。
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