硅谷面对面：创新EDA工具无须牺牲准确性来换取更高的速度

正如TI总裁兼CEO Rich Templeton说过的：“随着世界变得更加数字化，我们反而需要更多的模拟器件。”的确，，这是一个有趣悖论，靠DSP一统天下的TI已经把模拟看做最为重要的增长驱动力。据说排名前25的半导体厂商中已有20家的市场策略将模拟作为今后的重点。模拟市场真的能带来如此高的利润吗？iSuppli的数据显示，混合信号ASSP的收入每年都将有两位数的增长，这主要来自于采用90nm以下先进制程的器件，而且未来的比重越来越大。换言之，只有走向90nm以下节点，才能从这一巨大市场中获利。

 
图：混合信号ASSP收入预期（iSuppli）

然而，90nm以下更先进的工艺却为混合信号的设计带来了巨大的挑战，包括尺寸和复杂度的提升、寄生效应的影响，以及在模拟设计中采用离散时间带来的难度等等，这也给芯片的验证带来了更高的要求。

“工欲善其事，必先利其器。就像汽车工业的生产设备不断更新一样，对验证的更高要求也推动了验证工具的进步。”Berkeley Design Automation (BDA)总裁兼CEO Ravi Subramanian博士表示，“一直以来，数字电路的设计工具总是推陈出新，现在，我们很高兴看到人们越来越关注模拟电路设计，在由Cadence、Mentor Graphics和Synopsys占据的EDA市场，这对我们是个绝佳的机会。”

图：Berkeley Design Automation总裁兼CEO Ravi Subramanian博士

2003年才成立的BDA公司是如何凭借其Analog FastSPICE平台 (AFS)赢得包括排名前5位IC厂商在内的75家客户的呢？AFS是目前唯一能够对模拟、射频和混合信号设计进行统一验证的平台。与传统SPICE工具相比，AFS能够将单核设计验证的速度提高5~10倍，将多核并行工作模式的验证速度提高50倍，显著的缩短了验证时间。AFS对32nm以上工艺验证的准确性已经多家代工厂的认证，今年4月，TSMC对其在28nm节点的准确性也进行了认证。

传统的SPICE工具基本都要以牺牲准确性为代价来提高验证速度，AFS如何兼顾这两个重要的性能呢？据Subramanian博士介绍，常用的SPICE仿真工具都是以诞生于70年代的SPICE算法为原型的，这一算法的问题在于数学模型复杂，耗时长。AFS没有采用传统的线性算法，而是采用了创新的非线性、随机算法，在保证准确性的同时显著缩短了计算时间。

无独有偶，在寄生参数的提取过程中，也存在准确性和速度难以兼顾的情形。如下图所示，基于规则的提取算法（Rule-based）是测量多边形之间的距离，计算速度较快；电场求解器（Field Solver）是要求解Maxwell方程，准确性更高。但两种方法都不能兼顾准确性和计算速度。

 
图：基于规则的提取算法与电场求解器

Mentor Graphics副总裁Joe Sawicki介绍了今天刚刚推出的寄生电路提取工具Calibre xACT-3D，这一解决方案能在晶体管级精确计算寄生效应，并与现有的Calibre纳米级平台全面兼容。

 
图：Mentor Graphics副总裁Joe Sawicki

如下图所示，Calibre xACT-3D是采用先进算法的三维电场求解器，能够实现参考级的准确性，却比其他电场求解程序速度更快，计算速度可与基于规则的提取算法媲美。

图：Calibre xACT-3D兼顾准确性和计算速度

与有近30年历史的Mentor Graphics不同，作为一家初创公司，BDA如何让更多的工程师了解AFS呢？Subramanian表示，大学计划是BDA重要的市场推广策略之一。在中国，BDA的大学计划也正在筹备当中。希望这一计划能早日启动，把同学们从漫长的仿真中解脱出来，将宝贵的时间用于创新设计。