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模拟计算的日子

这一行业是否即将耗尽模拟设计师,还是最终会实现自动化并提高他们的生产力?

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半导体行业为物有所边缘设备被吹捧的数字是惊人的。他们将如何使用,谁将成为他们,或者确实将从他们赚钱的人数不那么肯定。

业界似乎很清楚这些设备的内容。一个小处理器,一些闪存,甚至可能是一些新出现的存储技术,一个无线电接口,和一堆传感器。大多数数字内容都是相当标准的,并且很可能作为子系统发布。

最近的一个例子来自手臂台积电他宣布了一款带有ARM Cortex-M处理器、嵌入式闪存控制器和Cordio无线IP的子系统,他们说这将使传感器和其他外围设备得以集成。ARM系统和软件总经理James McNiven表示,这“使我们的合作伙伴能够将有限的资源集中在系统功能上,使他们在市场上脱颖而出。”它是提供微分的模拟部分。

IOT.该公司产品营销经理杰夫•米勒(Jeff Miller)表示:“这些设备的数码量仅够勉强度日,但不足以消耗电池。坦纳EDA通过导师图形。“有多个模拟部件,MEMS(麦克风,压力传感器,加速度计),任何你想要读取或控制的模拟设备的电路,如果它有执行器,然后收音机看起来更像模拟而不是数字,尽管它们包含数字组件。最大的价值来自模拟电路。”

威伯·罗(Wilbur Luo)的意见没有任何分歧节奏。“数字件是一个状态机,”罗说。“它可以做一些校准并可能卸下一些模拟,但是设计的关键混合信号部分。”

但很少有人停下来问,谁将为这些设备做所有必要的模拟设计。模拟设计已经成为许多芯片设计的“长杆”,如果模拟内容在芯片中占据相当大的比例,加上数字预封装作为子系统,这些设备的设计时间将被模拟内容所主导。

与此同时,人们希望看到这些设备的运行周期缩短到几个月。有些事情必须改变。米勒说:“例如,如果芯片包含一个加速计,这可能是从头开始设计的。这是长杆子是有道理的。它必须短得可以接受。”

为了实现这一点,模拟设计周期必须经历一些重大的改变——甚至可能是自动化。也许还有其他方法可以加快开发周期。

加快发展
历史表明,模拟自动化已经不成功。模拟的进步是某些部件的微小递增,但一般来说,模拟的自动化失败了。“在过去,我们试图将我们的路由技术应用于模拟电路,”首席执行官表示脉冲。“我们很快意识到,它永远不可能达到模拟设计师能够产生的那种结果。经验丰富的模拟设计师会做一些事情来获得他们需要的结果。”

但有些事情可能不得不改变。“电路设计师在之前类似设计的基础上,脑海中有了一个平面布局,”罗解释说。“他们正在寻找安置或路线方面的帮助。如果你有一个好的,坚实的砂石和路由器,有很多的机会。从历史上看,人们在这方面有问题,因为它可能已经满足了所有DRC检查,它可能不美观。我们必须说服模拟设计师,不那么漂亮的设计仍然有效。这是一件很难克服的事情。如果它符合设计规范,并且在可制造性和参数方面都得到了验证,那么他们应该会很高兴。他们不能继续把一切都调到亚微米级。”

度的自动化
行业正在从许多不同的角度来看待自动化,从完全自动化到流程改进、验证改进、提高抽象级别以及两者之间的一切。

Miller说:“我没有看到模拟合成或自动布局的灵丹妙药。“在可预见的未来,高性能模拟设备仍将是魔术,完全定制的过程。我们有办法在不从根本上改变人们工作方式的情况下,更快地实现这一目标。”

但并不是每个人都需要高性能,只要足够好就行了。“模拟设计师不寻求按钮自动化,”总裁兼首席执行官说Solido设计自动化。“他们想要EDA工具的控制。当你得到你的知识产权从供应商那里,你不是在做完全定制的模拟,而只是做一小部分的差异化设计。这些工具确实需要成熟来解决不同类型的设计人员——不是专家模拟设计人员,而是可能不知道模拟芯片所有细节的ASIC设计人员。仅仅使用现成的IP而不是定制设计,30%至50%的功率/性能/面积可能就会被搁置。”

是否可以从过程中移除一些乏味的内容?“我们正在抽象与设计的交互,这样设计师就不必做太多的操作,”Fred Sendig说,他是模拟/混合信号组的成员synopsys.。“你可以将其视为结合符号编辑的学习系统,并将其应用于自动化。还有其他EDA公司也在探索按键式的解决方案,但对于伟大的模拟设计,工程师仍然需要亲自动手。我们实现自动化,但让设计师在任何时候手动干预,然后恢复自动化。辅助自动化消除了模拟设计师的很多阻力,所以我们得到的响应比以前的自动化尝试更好。”

其他人则认为他们已经找到了灵丹妙药。威廉姆斯说:“我们分析了正在发生的事情,意识到一个地方然后路线解决方案是行不通的。”“它需要一个全新的方式来看待这个问题,我们称之为多态布局。它观察模拟电路——原理图——并从拓扑和网表中得出约束条件,然后找出需要应用的布局类型。它一下子就做完了。”

威廉姆斯并不反对模拟设计师介入并提供帮助。“布局人员可能会得到结果并对其进行微调,但如果我们能以90%到95%的方式实现它们……他们就不再拥有过去拥有的时间跨度,人们正在积极地寻找解决方案。”

Sendig指出Synopsys内部有1400个模拟设计师,因此他们有巨大的动力去提高生产力。“过去有一种担忧,即如果添加了自动化,模拟设计师将失去工作。不正确的。我们让优秀的设计师变得更优秀,更有效率。”

结构化设计
如果没有抽象,数字设计就不会取得如此大的进步,但这依赖于合成的可用性。地点和路线对模拟来说是足够困难的,但模拟合成在今天几乎不是一个梦想。不过,还是有一线希望的。“人们正在提升一个抽象的层次,他们将考虑差分对或电流反射镜,而不是布置晶体管,并将它们作为构建模块,”罗说。“它们可以预先制作和特征化,然后可以放置和自动路由。”

senddig对此表示赞同:“结构化设计将抽象提升到一个层次,设计师可以使用块作为实例化的东西,而不是放置每个晶体管。在一些较新的节点中,如14nm和10nm,这仅仅意味着设备的金属化,因为你不想处理晶体管的本地互连问题。结构化设计能走多远取决于你使用的方法论。”

但即使在这里有一些反对者。“它可能会在桌面上留下一些区域,”Sendig添加。“但是,有些情况下是不是真的,因为通过更高效,用户可以探索更多的设计空间,实际上在同一时间范围内创建更好的设计。”

简化流量
但是,地方和路线只是一个模拟流量。“作为工具供应商,我们可以做很多我们可以做的是为了加速传统流程的范围内的过程,”米勒说。“我们的目标是使其尽可能简单富有成效,并消除我们可以的障碍。”

罗提供了这类改进的一个例子。“电敏感设计意味着,在做布局时,你可以提取寄生和做电磁分析——而不是三个独立的步骤。”这缩短了设计周期,并使布局和电路设计师能够获得电气信息。”

确认需要很多时间。“其中一个挑战是如何减少数量香料Solido的Gupta说,你必须在维持各种类型的角落分析的完整设计覆盖范围内进行。

他认为有两大趋势正在影响核查工作。转向更小的工艺节点会产生更多的物理变化,因此需要在这些更大的变化中验证设计。”第二个趋势具体针对物联网和可穿戴设备。“我们看到,超低功耗正成为电压源较低、利润率低得多的领域的主导。”

Testbench在数字领域,重用已经成为一个大问题。”“混合信号开始变得更重要。UVM度量驱动的验证已经过渡到混合信号。现在我们有了可重用的测试台组件和断言放置在监视事物的测试台上。许多公司将生产一系列物联网设备,从而实现大量重复使用。将会有基于无线标准(Zigbee或802.11)的验证组件。你将有基于标准的刺激发生器和监视器,以确保协议是正确的。”

罗指出,模拟开发人员一直是“SPICE骑师”,从模拟到验证的概念对定制设计师来说是全新的,这将是提高生产力的一个大领域。

提供巨大提升到数字生产力的另一个概念是IP模型。“模拟IP通常是硬的IP,”Sendig说。“您有类似数据转换器和传感器的东西。有一个明确的规范,了解如何连接到它。如果它没有区别,那么只需购买它。为什么自己打扰它?如果它确实很重要,你想要一个差异化的电路,那么你必须设计和实现它。“

另一个有趣的产品介绍是由EDA定制模拟和混合信号开发平台Invionics。“这是对客户压力的直接回应,”Invionics的首席执行官说。“我们现在有一个完整的Verilog-AMS API,可以让用户发现和修改设计元素和连接。模拟产品更专业化,更不主流,因此更不受标准产品的支持。”

节点的决策
最新节点的模拟设计带来了额外的挑战,但大多数物联网设计仍将在更大的过程节点上进行。古普塔解释说:“代工厂正在为物联网和可穿戴应用的超低功耗——65nm低功耗、40nm低功耗和28nm——整合新工艺。”“在最近的台积电会议上,他们还宣布了16nm LP也适合物联网和可穿戴设备。”

根据TSMC的IOT业务开发高级总监Simon Wang的说法,在近期此类IOT设备将在55nm和40nm的过程技术中制造。

米勒指出:“模拟已经成为手机的一个问题,因为他们在追赶先进的工艺技术,模拟变得越来越困难——比数字要困难得多。”“对于物联网,他们可以选择更有利于模拟设计的流程节点,因为数字内容更小。我们看到很多模拟设计都是从90纳米、130纳米和180纳米开始的。”

许多设计师都选择使用较旧的节点,因为性能满足了他们的需求,但可能还有其他隐藏的原因。Williams说:“在某些情况下,如果这样做更容易的话,它们会转到下一个流程节点。”28nm是复杂的手工操作,所以很少有模拟供应商提供它。在40nm的情况下,更易于管理,但生产率仍然是一个巨大的优势。”

其他人则不受这种观点的影响。senddig说:“让他们留在老节点的不仅仅是生产力,通常还有过程成本。”

最大的赢家
目前尚不清楚传感器设计师是否希望集成其余的电路并制造完整的物联网设备,或者他们是否将其IP授权给其他集成商。古普塔表示:“目前,大多数进入者都是现有的知识产权公司,它们正在将物联网功能添加到自己的流程中。“我们还没有看到任何专门针对物联网的新公司成立。”

,首席执行官硅云却有不同的看法。“很多物联网设计公司都是系统公司,他们没有很多芯片设计知识。他们用离散的组件将系统组合在一起。但他们很快就会意识到,这种解决方案没有成本效益,也没有所需的电力或足迹。整合它们变得很重要,我们将看到很多这样的事情发生。”

米勒认为,它将取决于大型半导体公司,将芯片放在一起,并将其销售给集成公司,将最终产品组合在一起。“从长远来看,这些事情与成本,尺寸,功耗有关的很多压力,他们将推动该行业升级更高的集成度。他们将被设计为IoS最终用户公司可以使用的现成部分。“

米勒还注意到,“传感器是今天的魔法酱,它们和设备制造商之间有一个边界。制造传感器的技术非常专业,因此他们应该制造并销售部件,而不是终端设备。”

但是对于模拟设计师来说是什么呢?它们无疑是一种有限的资源,而且似乎供不应求。他们中的许多人都是经过艰苦卓绝的经历而获得经验的。米勒总结说:“模拟专家的渠道已经很稀缺,如果物联网开始发展,这种情况将会加剧。”



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