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前言

EDA是處于集成電路產(chǎn)業(yè)鏈最上游的一環(huán)，是數(shù)字經(jīng)濟(jì)的支點(diǎn)。隨著集成電路工藝技術(shù)的更新升級(jí)，行業(yè)壁壘也越來(lái)越高。摩爾定律在半導(dǎo)體行業(yè)發(fā)展中引導(dǎo)了半個(gè)多世紀(jì)，但隨著制程節(jié)點(diǎn)進(jìn)入10納米之后，單純依靠提升工藝來(lái)壓縮尺寸擴(kuò)展晶體數(shù)量的方法已無(wú)法充分滿足發(fā)展需求。芯片性能提升將更多需要依靠電路設(shè)計(jì)及算法優(yōu)化等技術(shù)手段來(lái)加強(qiáng)補(bǔ)足，這也促使EDA領(lǐng)域的設(shè)計(jì)模式亟待突破性攻關(guān)。

 

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快速設(shè)計(jì)優(yōu)化技術(shù)

EDA領(lǐng)域的快速設(shè)計(jì)優(yōu)化技術(shù)主要分為快速設(shè)計(jì)和設(shè)計(jì)優(yōu)化兩條支線。

快速設(shè)計(jì)技術(shù)適用于在具備成熟的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)、豐富的設(shè)計(jì)資源基礎(chǔ)上，通過繼承復(fù)用的方式建立新的設(shè)計(jì)。
設(shè)計(jì)優(yōu)化技術(shù)是以仿真評(píng)估及優(yōu)化算法為基礎(chǔ)，對(duì)設(shè)計(jì)模型進(jìn)行選型及參數(shù)調(diào)整，實(shí)現(xiàn)性能最優(yōu)化設(shè)計(jì)。

通過對(duì)設(shè)計(jì)資源的積累、快速設(shè)計(jì)和設(shè)計(jì)優(yōu)化的功能集成、綜合考慮不同設(shè)計(jì)階段的模型構(gòu)建和應(yīng)用方式，即可形成綜合設(shè)計(jì)仿真應(yīng)用場(chǎng)景，提供多層級(jí)建模和仿真交互應(yīng)用模式，支撐多階段模型迭代和優(yōu)化設(shè)計(jì)過程。

 

多維度模型封裝

EDA設(shè)計(jì)對(duì)象為電子產(chǎn)品，小到芯片/封裝，大到模塊/系統(tǒng)，首先需滿足電氣性能要求。性能要求的設(shè)計(jì)和確認(rèn)通常采用算法求解及設(shè)備測(cè)試等手段，在設(shè)計(jì)中期可利用商用EDA工具進(jìn)行仿真分析。在此基礎(chǔ)上，形成多層級(jí)、多維度的模型封裝方法，提供統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)接口進(jìn)行集成評(píng)估。

 圖 1 多層級(jí)模型封裝示意

針對(duì)不同級(jí)別的模型，調(diào)用代理模型封裝方法或等效模型封裝方法，形成統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)接口的仿真模型。由標(biāo)準(zhǔn)模型構(gòu)建的系統(tǒng)鏈路，可以根據(jù)不同的應(yīng)用場(chǎng)景調(diào)用多種求解工具進(jìn)行仿真計(jì)算，完成鏈路的性能評(píng)估。

 

系統(tǒng)原理鏈路建模

系統(tǒng)原理鏈路建模通過構(gòu)建電子器件、電源器件以及仿真器件等模型器件，形成標(biāo)準(zhǔn)的模型庫(kù)，并采用所見即所得的拖拽式建模交互，方便快捷的構(gòu)建原理圖鏈路。構(gòu)建完成的原理鏈路模型，將以封裝模型的仿真接口和鏈路仿真調(diào)度引擎進(jìn)行調(diào)度和仿真，并解析抽取結(jié)果數(shù)據(jù)，以可視化的方式進(jìn)行展示。

圖 2 系統(tǒng)原理鏈路建模功能場(chǎng)景

 

代理模型訓(xùn)練與優(yōu)化

代理模型服務(wù)于復(fù)雜仿真模型，以DOE（實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)）為基礎(chǔ)，通過特定因子的抽樣分析，建立完整設(shè)計(jì)空間的代理模型。代理模型固化了大量設(shè)計(jì)條件，以克里金算法、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法等為基礎(chǔ)，通過對(duì)樣本點(diǎn)的分析訓(xùn)練，生成的輕量化數(shù)學(xué)模型。以此評(píng)估模型性能或進(jìn)行優(yōu)化迭代，可在極大程度上提升效率，節(jié)約硬件資源。
基于仿真模型或代理模型，均可定義優(yōu)化的變量、目標(biāo)、約束關(guān)系等量化信息，輔以梯度優(yōu)化、粒子群優(yōu)化、改進(jìn)田口設(shè)計(jì)優(yōu)化等智能優(yōu)化算法，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化迭代探索和設(shè)計(jì)方案最優(yōu)化目標(biāo)。

圖 3 仿真模型&代理模型優(yōu)化對(duì)比示意圖

 

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應(yīng)用案例：微波前端快速設(shè)計(jì)仿真

基于電子產(chǎn)品分層級(jí)建模管理，并固化貼合業(yè)務(wù)的仿真模板模型，開發(fā)集成仿真應(yīng)用平臺(tái)，建立系統(tǒng)級(jí)仿真評(píng)估方法。

 

分層級(jí)模型管理

通過對(duì)系統(tǒng)仿真流程模型、仿真原理模型、電子器件模型進(jìn)行分層級(jí)管理，形成具有統(tǒng)一接口、可逐級(jí)復(fù)用的模型管理方法，將模型的相關(guān)信息包括名稱、類型、端口等信息進(jìn)行管理，并可支持模型庫(kù)的擴(kuò)展。

圖 4 分層級(jí)模型管理功能示意圖

 

系統(tǒng)鏈路建模評(píng)估

基于系統(tǒng)仿真模型搭建，調(diào)用仿真優(yōu)化工具，以預(yù)提取的參數(shù)作為優(yōu)化參量，實(shí)現(xiàn)原理級(jí)的模型優(yōu)化迭代，獲取最優(yōu)系統(tǒng)模型。

圖 5 系統(tǒng)鏈路建模評(píng)估功能示意圖

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