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一、集成電路設(shè)計(jì)工程師所遇到的挑戰(zhàn)
深亞微米技術(shù)的發(fā)展,促使芯片設(shè)計(jì)與制造由分離IC向SoC轉(zhuǎn)變?；旌闲盘?hào)設(shè)計(jì)可以減少成本,減小電路尺寸和外形,并提供更好的功能。芯片的驗(yàn)證占芯片設(shè)計(jì)50%到70%的工作量,隨著芯片復(fù)雜度上升,驗(yàn)證工作無(wú)論從復(fù)雜性或工作量上都在呈指數(shù)上升。因此,驗(yàn)證技術(shù)是混合信號(hào)技術(shù)的關(guān)鍵所在。
對(duì)于國(guó)內(nèi)的集成電路設(shè)計(jì)師來(lái)說(shuō),大多是采用傳統(tǒng)的方法,比如數(shù)字部分用HDL寫(xiě)好,仿真,綜合,布局布線；模擬部分畫(huà)出電路圖,用Spice仿真,Layout。然后將兩部分拼接在一起。而真正的混合信號(hào)設(shè)計(jì)則需要真正結(jié)合數(shù)字和模擬,作整體上的考慮以及驗(yàn)證,將面臨這樣的挑戰(zhàn):行為級(jí)的數(shù)字與晶體管級(jí)的模擬的混合、HDL語(yǔ)言驅(qū)動(dòng)的數(shù)字與Schematic邏輯圖驅(qū)動(dòng)的模擬的混合、自上而下的數(shù)字與自下而上的模擬的混合,不再是數(shù)字設(shè)計(jì)與模擬設(shè)計(jì)的簡(jiǎn)單疊加?；旌闲盘?hào)設(shè)計(jì)提出了新的設(shè)計(jì)概念,必須使用全新的設(shè)計(jì)流程。
二、Mentor Graphics混合信號(hào)設(shè)計(jì)解決方案
設(shè)計(jì)師在最近才開(kāi)始注意到混合信號(hào)設(shè)計(jì)并嚴(yán)肅對(duì)待,但EDA公司已經(jīng)先行多年,其中Mentor Graphics是第一個(gè)意識(shí)到這一點(diǎn),并投入力量發(fā)展混合信號(hào)技術(shù)的EDA供應(yīng)商。Advance MS(ADMS)即為其提供的混合驗(yàn)證平臺(tái)。在了解ADMS之前,我們先來(lái)看看與ADMS相關(guān)的Mentor Graphics另外幾個(gè)工具。
- 得到驗(yàn)證的成熟技術(shù)
(1) HDL仿真工具M(jìn)odelSim
ModelSim是目前最流行的數(shù)字仿真器,其成熟技術(shù)眾所周知,這里不作詳細(xì)介紹。
(2) SPICE仿真工具Eldo
模擬電路設(shè)計(jì)最重要的部分即在電路仿真部分,基本上都采用SPICE方法。現(xiàn)在流行的各種版本的SPICE,都是由UCB SPICE衍生而來(lái)。Eldo則是最近幾年的SPICE新星,由于在準(zhǔn)確度、速度、容量、收斂性等各方面都擁有優(yōu)勢(shì),迅速崛起被各大設(shè)計(jì)廠商競(jìng)相采用。Eldo研發(fā)組位于法國(guó),在歐洲,基本上設(shè)計(jì)中使用的SPICE都是Eldo。最近Eldo開(kāi)始在北美及亞洲地區(qū)推廣。
- ADMS對(duì)傳統(tǒng)設(shè)計(jì)方法的顛覆ADMS是一個(gè)混合信號(hào)驗(yàn)證平臺(tái),內(nèi)建集成了以上兩種工具的技術(shù)。對(duì)模擬電路部分,采用Eldo的仿真算法；對(duì)數(shù)字部分,采用ModelSim的仿真算法。但是,ADMS并不是這些工具簡(jiǎn)單拼起來(lái),它是僅有單一內(nèi)核引擎的一個(gè)整體工具。更重要的是,對(duì)數(shù)字和模擬電路的接口部分的處理,是數(shù)模混合模擬技術(shù)的關(guān)鍵。ADMS根據(jù)電路的實(shí)際需要需要,自動(dòng)在數(shù)字和模擬電路之間增添了許多ADC或DAC。傳統(tǒng)的數(shù)字設(shè)計(jì)流程和模擬設(shè)計(jì)流程被打散并重新組合,設(shè)計(jì)師可以在任何階段對(duì)電路進(jìn)行驗(yàn)證,數(shù)字設(shè)計(jì)和模擬設(shè)計(jì)通過(guò)ADMS組成一個(gè)整體。
ADMS支持的語(yǔ)言達(dá)到了八種,即VHDL, Verilog,SPICE,VHDL-AMS,Verilog-AMS SystemVerilog,SystemC 以及C一共八種語(yǔ)言。輸入ADMS的文件不管其中的內(nèi)容是HDL,是SPICE,還是C語(yǔ)言,ADMS都可以讀入,并自動(dòng)進(jìn)行處理,給出仿真結(jié)果。比如,在模擬電路中引入一個(gè)HDL描述的IP,或者是工具附帶的單元庫(kù)里的一個(gè)VHDL-AMS行為級(jí)描述的運(yùn)放單元,各種語(yǔ)言可以不被察覺(jué)差異地組合到一起。
三、結(jié)論
ADMS可以說(shuō)是唯一的真正意義上的混合仿真工具。經(jīng)過(guò)多年的發(fā)展,ADMS已成為混合信號(hào)仿真的領(lǐng)先者,半導(dǎo)體業(yè)內(nèi)前十名公司中,已有六家在使用ADMS；那么,究竟在什么樣的情況下,需要轉(zhuǎn)到混合信號(hào)設(shè)計(jì)呢？也許可以簡(jiǎn)單的這樣描述:當(dāng)使用HDL仿真器的數(shù)字電路設(shè)計(jì)工程師,面臨增長(zhǎng)的模擬部分和模擬電路行為,苦于不足的模型以及仿真精度時(shí)；當(dāng)使用SPICE或者FastSPICE的模擬電路設(shè)計(jì)工程師,面臨增長(zhǎng)的數(shù)字復(fù)雜度以及大尺寸,苦于仿真速度過(guò)慢時(shí)。這個(gè)時(shí)候,采用混合信號(hào)設(shè)計(jì),就可以提升設(shè)計(jì)速度和效率,以及設(shè)計(jì)水平,降低產(chǎn)品成本。
作者:倪亮
應(yīng)用工程師
Mentor Graphics
