由于消費和通信領(lǐng)域?qū)δM電路的需求日益增加,在過去5年中SoC對混合信號功能的需求一直處于上升態(tài)勢,到2005年,65％以上的SoC將包含模擬部件。通信和消費設(shè)備(如移動電話、DVD播放機(jī)、高速網(wǎng)絡(luò)、數(shù)碼相機(jī)等)的普及,將迫使數(shù)字電路中加入模擬部分,成為一種前所未有的發(fā)展趨勢。
Barcelona公司成立于1999年,是可綜合全定制模擬電路的領(lǐng)先供應(yīng)商,憑借其強(qiáng)有力的設(shè)計技術(shù)提供獨特半導(dǎo)體模擬硅驗證IP。Barcelona推出一種新模擬IP——硅驗證可綜合定制IP,該方案能為半導(dǎo)體公司提供靈活、高效、可升級的定制IP塊,是近三十年來首次對模擬設(shè)計過程的極大改善。Barcelona新方案的構(gòu)成包括提供友好界面和設(shè)計方案的PradoTM綜合平臺,以及插入Prado平臺、可輸出特定類型模擬電路的單功能或多功能半導(dǎo)體過程特定IP工具引擎。該工具可為設(shè)計者提供函數(shù)、布局和詳細(xì)過程模型,實現(xiàn)高效、準(zhǔn)確的合成定制模擬電路設(shè)計。MirTM是Barcelona首要的工具之一,可以產(chǎn)生時鐘合成和相同邏輯的同步,對實現(xiàn)電路的時鐘倍頻和分頻、減小抖動以及抑制傾斜有重要作用。Prado平臺將基于方程的合成技術(shù)和簡單用戶界面結(jié)合在一起,自動完成設(shè)計步驟,可大大縮短開發(fā)周期。完全定制IP 引擎(如Miró, Prado),能求解數(shù)千個參數(shù)、電路約束和分布條件,從而合成最佳模擬電路,并生成包括轉(zhuǎn)化模型、數(shù)據(jù)表、網(wǎng)絡(luò)鏈表和GDII等必要文檔。
隨著對模擬電路需求的增加,而模擬設(shè)計人員數(shù)量和實際生產(chǎn)力的低下,是整個行業(yè)面臨的主要瓶頸。當(dāng)半導(dǎo)體公司紛紛爭奪其所需的模擬IP,對模擬電路需求的不斷增加,許多公司的作法是,購買預(yù)先設(shè)計好的硬IP塊或設(shè)計定制IP塊。
硬模擬IP
有些半導(dǎo)體公司通過從其他廠商或知識產(chǎn)權(quán)公司購買其知識產(chǎn)權(quán)來獲得模擬電路。這些硬IP都提前被設(shè)計好了,適用于大多數(shù)的電路設(shè)計。這個選擇具有價格便宜、容易獲得、風(fēng)險小、不需要自己的模擬專家等優(yōu)點。
然而,購買硬IP存在一些問題,不能滿足新的工業(yè)對模擬電路的需求。最明顯的,硬IP很少能滿足特定要求,且不能改造,迫使半導(dǎo)體公司采用折中的方案,往往降低了芯片性能。例如,一個公司可能需要一個200MHz的鎖相環(huán)路,但是只能找到300MHz的PLL,為了適應(yīng)300MHz,時鐘頻率需要增加,從而使芯片浪費更多的功率,需要更昂貴的封裝。簡言之,硬IP有靈活性差、芯片性能的次優(yōu)性、對模擬設(shè)計專家的依賴性強(qiáng)和開發(fā)周期長等缺點。定制IP
當(dāng)前,所有的模擬設(shè)計都遵守同樣的過程,一個近三十年來幾乎沒有改變的過程。這種傳統(tǒng)的模擬設(shè)計過程需要多次的反復(fù)來完成一個設(shè)計,而且,這種過程并不能產(chǎn)生最佳結(jié)果。設(shè)計者在確定了整體水平的需求后,便開始了這一反復(fù)性的工作。根據(jù)需求,他選擇一個體系結(jié)構(gòu)或布局作為開始點;然后,根據(jù)這一滿足特定需求的結(jié)構(gòu)體系或布局,選擇元器件的規(guī)模和價值。為了做到這些,設(shè)計者為電路建立一個簡單的數(shù)學(xué)模型,然后用仿真工具(如Spice)測試每個設(shè)計的性能列表。要找到一個滿足要求的設(shè)計,往往需要反復(fù)地改變設(shè)計變量,任務(wù)非常困難。
為了加速此反復(fù)過程,設(shè)計者求助于計算機(jī)編程來確定設(shè)計變量。然而,由于問題的大小和很長的仿真時間與有些模擬模塊有關(guān),這一方法在減少設(shè)計時間方面并不十分成功。有經(jīng)驗的設(shè)計者構(gòu)建高質(zhì)量的解析模型,這使他們不僅獲得較好的初始設(shè)計,而且能夠洞悉規(guī)范如何折中,但這種專業(yè)技能來源于多年的實踐經(jīng)驗。
定制IP實現(xiàn)了更接近用戶的指定需求,但仍存在一些缺點,如非最佳性、靈活性差、開發(fā)周期長。 可綜合定制IP：更完美的選擇
Barcelona新技術(shù)使半導(dǎo)體公司能夠生成針對特定應(yīng)用的優(yōu)化定制IP塊,具有可升級性、靈活、高效等特點,該方案是三十年來首次對模擬設(shè)計過程的極大改善。
Barcelona的方案平臺可以使設(shè)計者快速設(shè)計出符合要求的電路,其關(guān)鍵技術(shù)存在于方案之中,因此該方案使更多的設(shè)計人員和工程師受益。同時,也為半導(dǎo)體公司提供了一種可以滿足以下各種要求的模擬IP：
用戶化：Barcelona提供的定制電路可以滿足用戶的具體要求。
最優(yōu)化：Barcelona的幾何規(guī)劃使設(shè)計電路實現(xiàn)可行性和達(dá)到最優(yōu)化。
靈活性：允許對從概念到tapeout的每個具體步驟進(jìn)行修改。
升級性：新的設(shè)計人員也能設(shè)計出極好的電路,允許利用多種芯片進(jìn)行升級。
可靠性：系統(tǒng)輸出驗證后的硅設(shè)計(silicon-ready designs)。
快速性：使設(shè)計過程自動化,使設(shè)計者在幾個小時或幾天內(nèi)即可獲得可靠的電路設(shè)計。
具有以上特征的方案能為半導(dǎo)體公司的特定應(yīng)用提供更優(yōu)產(chǎn)品,而無需再折中設(shè)計從而降低性能。除此之外,還能解決公司高級和系統(tǒng)級工程設(shè)計人員緊缺的問題。
Barcelona設(shè)計系統(tǒng)是如何把一個幾十年來一直需要花費幾個月的設(shè)計過程變?yōu)橹恍鑾字苌踔翈滋爝^程的呢？看起來好像魔法,但它的一切其實都是數(shù)學(xué)問題。Barcelona系統(tǒng)的引擎求解了一整套的方程,這些方程把性能特性和物理特性,比如晶體管尺寸、布局、聯(lián)接等聯(lián)系起來,考慮了一系列復(fù)雜的變量,包括所有的電壓和溫度條件、噪聲情況、阻抗變化、電路特性以及過程特性。整個過程的關(guān)鍵是：Barcelona的解決方案同時考慮到所有這些不同的特性,從而建立一個精確而可靠的電路。
傳統(tǒng)模擬電路設(shè)計過程的一個主要缺點是,設(shè)計者無法知道他們所設(shè)計的電路從應(yīng)用角度來講是否為最佳的,Barcelona的設(shè)計方案則可以很好地解決這一問題�！� |
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