新一代工具平台推動類比設計邁向新時代
2016-06-29
作者
Cadence
類比已逐漸成為混合訊號SoC的一部分，其中有大量的數位邏輯執行運算和訊號處理作業`;這意味著，類比設計也需要移轉至更先進的製程節點...
今年是Virtuoso上市25周年紀念，這大概是目前EDA市場上歷史最悠久的產品之一了。當然，隨著技術的進展，今天的Virtuoso已與原始產品有很大的不同，但它仍然扮演了類比設計的重要角色。多年來，Cadence持續推動Virtuoso的功能演進，為了因應新興的類比設計發展趨勢，Cadence宣佈推出新一代平台，透過多項新的增強功能，讓Virtuoso ADE(類比設計環境)能夠與時俱進，並朝下一個25年邁進。
類比設計趨勢的改變
近年來，類比設計需求有了極大的改變。過去，許多類比設計通常規模較小，而且大多採用成熟製程。這類晶片大多用在汽車和醫療等特定市場。然而，現在，汽車和醫療，以及新興的物聯網應用，需要更先進的運算功能，例如汽車的先進駕駛輔助(ADAS)系統，更是邁向無人駕駛汽車的重要基石。
這些趨勢已對類比設計帶來了顯著的影響。首先，它不再是小規模、單獨的設計，類比已逐漸成為混合訊號SoC的一部分，其中有大量的數位邏輯執行運算和訊號處理作業。這意味著，類比設計也需要移轉至更先進的製程節點，像是14/16nm FinFET或22nm FD-SOI。在這些製程中，進行高精密的類比設計在實際上並不可行，最好的方式是以較不精密的解決方案來進行類比設計，並透過增加許多的數位電路來修正和調整，以便能將矽晶的變異性列入考量。
因此，類比驗證的一大改變是，它不再是驗證單獨的類比模塊，類比驗證需要成為大型混合訊號SoC的一部分。同時，更大的改變是，這些設計是關鍵電子系統的一部分，而且可能攸關使用者的性命。驗證這些產品與一般的消費性裝置非常不同。舉例來說，雖然手機當機會讓使用者很不高興，但若是汽車的防鎖煞車系統或病人的心律調整器當機了，事情可就嚴重了。
類比設計驗證的可追溯性
隨著這類關鍵系統的電子元件比例越來越高，因此業界定義了許多新標準，並要求這些裝置需通過驗證與測試。在汽車領域，ISO 26262是功能性安全標準。在工業領域，則是IEC 61508，在醫療產業，則有IEC 60601和IEC 62304標準。此外，在不同國家，醫療電子系統還有不同的規範需求，例如美國的FDA、歐洲的EMA、以及中國的CFDA等，更增加了驗證需求的複雜度。
這些可靠性標準有許多共通之處。特別是，他們需要透過驗證測試來滿足其可追溯性需求，並利用變更管理來處理不可避免的規格變更。此外，在正常運作期間，晶片還需要能偵測失效，並以不會對生命造成威脅的方式來處理。這些都意味著，不僅SoC中的數位部分，類比模塊的設計需求也要能夠被回溯。
有許多方式能執行類比與與數位電路間的交叉驗證。但最好的方式是維持類比電路並進行測試，但是讓它們能與數位電路一樣地具備回溯性。為了實現這個目標，新一代Virtuoso平台特別提供了先進的類比驗證工具，包括Virtuoso ADE Explorer、Virtuoso ADE Assembler、以及Virtuoso ADE Verifier，協助客戶確保其最新的混合訊號晶片能夠符合新興的規範與標準。
Virtuoso ADE Explorer能協助設計人員快速進入分析流程，並能支援執行Monte Carlo統計、通過/失效分析，以及能利用Cadence Spectre Circuit Simulator即時進行調整。此外，新增的「波形汽球」(“waveform balloons”)能放置在原理圖上，讓設計人員監測訊號的傳輸情況。如果不符合要求，可以立即停止模擬，並重新調整設計。
Virtuoso ADE Assembler是互動式的多重測試平台環境，可協助工程師在不同的製程─電壓─溫度(PVT)組合條件下分析設計，並提供基於GUI的驗證計畫，因此設計人員能輕鬆地建立條件與相依性模擬。
Virtuoso ADE Verifier則是Virtuoso第一次納入電路驗證環境，並提供回歸分析功能，可將大型的驗證工作整合在一起。它能夠在單一位置管理所有驗證分析結果的狀態，因此團隊中的不同成員，包括電路架構師、設計經理、以及專案負責人能夠隨時得知每個類比設計的完整驗證狀態。由於Virtuoso ADE Verifier已整合在Virtuoso架構中，因此最新的測試結果能夠隨時掌握。現在，可在單一位置完成類比設計的所有ISO規範認證作業。。
另一方面，隨著設計規模的日益增加，新的Virtuoso佈局套件也進行了效能升級，包括能在大型佈局上提供10倍到100倍的加速縮放、平移、拖放與繪製效能，以及新的結構化元件級(device-level)繞線功能，最高可增加50%的繞線生產力。透過全面的功能增強，新一代的Virtuoso平台以使用性、效能與創新技術重新定義了類比設計。
