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快速Spice仿真程序面向模拟和RF产品

发布时间:2021-07-27 发布时间:
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大多数模拟和RF工程师都依靠Spice仿真程序用于电路分析。但是,Spice仿真的速度慢得难以忍受。多年以来,EDA供应商一直试图通过推出快速Spice仿真程序来提升工程师的Spice仿真速度。但这些仿真工具加快了仿真速度,却牺牲了度。Berkeley Design Automation公司(伯克利设计自动化公司)的职员认为:他们已利用两种工具解决了这一问题,据该公司称,这两种工具保持了Spice的性,而且仿真速度比同类竞争工具高5倍~10倍。

  伯克利公司技术总监Paul Estrada在EDA领域拥有丰富的从业经验。据他介绍 :该公司将其PLL-Analyzer工具中获授权的随机非线性仿真引擎与一个快速稀疏矩阵解算机、一个全局收敛解算机、自适应时间步进技术、延迟利用算法、一个快速刚性DAE(差分代数方程)解算机、一个统一的时间/频率引擎和一个器件灵敏度分析仪组合起来,以形成Analog FastSpice延时或瞬态分析仿真器以及用于Analog FastSpice的RF FastSpice周期性收敛分析附加程序。

  该公司的营销副总裁Tom Ferry先生说:
这些工具的目标应用是大型、关键功能块的仿真,并为模拟和RF工程师提供一种可靠而的快速Spice类工具。他指出:大多数快速Spice工具采用的都是一种“分而治之”的方法:它们把一项设计拆分成小“模块”(block),这样,用户在对其电路进行仿真之前将对这些小模块的性能加以调整。在某些场合中,模块调整有可能比运行一个纯粹的Spice仿真所耗费的时间还要长。Ferry先生说:与上述的做法不同,伯克利公司的工具并未把电路分解成若干个小模块,且无需进行调整。相反,用户将其Spice连线表输入该工具中,然后只需运行仿真就可以了。

  Ferry先生说:“此项技术的应用使得验证带宽提高了一个数量级。如果您正在设计一个RF CMOS或一个其上设有32个SERDES(串化器/并化器)端口的65nm SoC(系统级芯片),则拥有这一高得多的带宽是令人惊异的。”β版客户已经在多款设计上运行了Analog FastSpice工具。Estrada先生称:当应用纯Spice工具时,完成一款由4200个器件(采用0.13mm实现工艺)组成的SERDES电路设计需要花费5.4天,而当采用伯克利公司的工具时,则仅需7.2小时。该公司在多种面向0.18mm工艺的802.11标准电路上对其工具和纯Spice工具进行了基准测试,并对测试结果做了比较。当采用纯Spice时,一款包含107264个器件的IC的仿真运行需要1.2小时,而采用Analog FastSpice工具来运行时则只需9分钟。Estrada先生称:在另一种极端情况下,当采用纯Spice时,一个具有25522个器件的复杂电路的仿真运行需要6.25天,而应用伯克利公司的工具则仅需15小时。

  在对RF FastSpice工具与常见的商用仿真器进行基准测试的过程中发现:后者无法完成大部分的设计,在7项基准测试中,纯Spice工具有4 项不能完成,而RF FastSpice工具则能够全部完成。该仿真器可在28分钟时间里完成一款采用8590个器件的数字TV电路的仿真,而对于另一款采用6548个器件的TV电路,则可在10分钟的时间内完成仿真。纯Spice工具在45分钟时间里完成了一个无线电路的仿真,在100分钟时间里完成了第二个无线电路的仿真,并用40分钟完成了一个网络电路的仿真;而当采用RF FastSpice时,以上三项仿真任务的完成时间分别为4.5分钟、100秒和4分钟。

  FastSpice工具的RF版本支持复杂的功能块,例如,压控振荡器、晶体振荡器、具有混频器电路的低噪声放大器和功率放大器电路。该公司对这些工具进行了相应的调整,以使之能够顺利地插入Cadence Virtuoso ADE(模拟设计环境)流程中。这些工具与HSpice和Spectre连线表兼容,而且它们采用传统的模型来运行,例如,BSIM(Berkeley short-channel IGFET model,伯克利短通道IGFET模型)3和4、Verilog-A和s参数。当租用期为一年时,Analog FastSpice工具的价格为9,5000美元,而RF FastSpice工具的价格为4,0000美元。


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