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EDA/SW/T&M 75 - ELETTRONICA OGGI 482 - NOVEMBRE/DICEMBRE 2019 ANALOG DESIGN D all’esame di un semplice dispositivo analogico è possibile avere un’idea dei cambiamenti che sono avvenuti nel campo della progettazione analogica e della direzione che deve prendere questo settore nel suo complesso. Si prenda come esempio il progetto di un convertitore A/D (ADC) pipeline a 10 bit. Sul finire degli anni 90, una simulazione top-level per la misura del SINAD (rapporto segnale/rumore e distor- sione) richiedeva all’incirca 128 ore per il suo comple- tamento. Nel 2015, per la medesima simulazione erano necessari solamente 10 minuti di elaborazione su una singola CPU. Sicuramente i miglioramenti a livello dell’hardware di elaborazione hanno contribuito alla riduzione dei tem- pi di simulazione e si può stimare che buona parte (cir- ca la metà) dei miglioramenti ottenuti è appunto dovu- ta alla disponibilità di un hardware di elaborazione in grado di fornire prestazioni nettamente migliori. Oltre a ciò, gli engine numerici all’interno dei simulatori SPICE sono stati sempre più perfezionati allo scopo di ridurre i tempi di simulazione e incrementare le capacità dei simulatori stessi. L’uso combinato dei simulatori SPICE più avanzati e di server multi-core ha prodotto, come risultato pratico, la possibilità di effettuare verifiche di progetto che in passato era impossibile eseguire. Per esempio, una simulazione basata sul metodo Monte Carlo che prevede 256 iterazioni di un convertitore A/D effettuata su una macchina a 16 core può essere com- pletata in un tempo inferiore alle tre ore. Viste queste premesse, si potrebbe pensare che tutti i problemi legati alla simulazione sono stati risolti, ma la realtà è molto più complessa. Una stessa legge pro- duce sia vantaggi sia problemi: in altre parole la legge di Moore, che da un lato garantisce un significativo in- cremento delle prestazioni e delle capacità di simula- zione, dall’altro genera problematiche di non semplice soluzione. Nel seguito si esaminerà l’influenza della legge di Mo- ore sulla progettazione analogica prendendo in consi- Art Schaldenbrand Senior Product Marketing Manager Cadence L’evoluzione della simulazione analogica La necessità di simulare progetti di dimensioni sempre maggiori con un gran numero di effetti parassiti “post-layout” richiede la disponibilità di engine SPICE di nuova generazione derazione ciò che la medesima legge ha generato. Gli effetti che la legge di Moore ha prodotto sulla simula- zione circuitale che devono essere valutati sono i se- guenti: processi Simulazione: le problematiche emergenti Uno degli effetti più importanti della progettazione di SoC (System-on-Chip) è rappresentato dal fatto che i progettisti analogici devono sviluppare IP analogici ad alte prestazioni utilizzando i medesimi processi adottati dai progettisti digitali. Ciò significa che i progetti ana- logici devono essere sviluppati senza poter accedere ai transistor di precisione e agli elementi passivi che venivano utilizzati in passato. Di conseguenza i proget- tisti devono pensare a una nuova architettura dei loro circuiti per poter sfruttare i vantaggi delle caratteristi- che dei nodi di processo più avanzati e delle tecnologie deep submicron – che permettono di realizzare logiche ad alta densità – per implementare funzioni analogiche. Queste nuove architetture, tuttavia, impongono requisiti diversi ai simulatori. Da un lato, l’unico metodo utilizza- bile per analizzare la linearità e il rumore nel dominio del tempo prevede l’uso dell’analisi dei transitori e suc- cessivamente dell’analisi di Fourier per convertire la ri- sposta nel dominio del tempo nella risposta nel dominio della frequenza. Analisi di questo tipo spaziano dall’e- same delle tensioni di offset nei comparatori alla cali- brazione degli oscillatori controllati in tensione (VCO - Voltage Controlled Oscillator), alla determinazione delle frequenze dei filtri di anello fino ad arrivare alla proget- tazione di PLL completamente digitali. D’altro canto è ne- cessaria la verifica funzionale analogica perché queste nuove architetture sono formate da parecchi elementi che devono interagire correttamente in un gran numero di modalità operative. Il secondo effetto della legge di