EO_482

EDA/SW/T&M 77 - ELETTRONICA OGGI 482 - NOVEMBRE/DICEMBRE 2019 ANALOG DESIGN tettura in grado di fornire simulazioni accurate che ga- rantiscano le prestazioni e le capacità richieste dagli odierni progetti. Per la simulazione analogica è giunto il momento di osare. Ad esempio è possibile sfruttare l’hardware di elaborazione di ultima generazione per eseguire simulazioni distribuite in modo massivo che permettono di ridurre da giorni a ore il tempo richie- sto per la simulazione stessa. Prima di distribuire i vari compiti di simulazione, la matrice del circuito per la simulazione deve essere suddivisa in varie parti e ri- solta su differenti dispositivi. E’ necessario superare parecchie problematiche per assicurarsi che la suddi- visione della simulazione in varie parti non abbia effetti negativi sull’accuratezza dei risultati della simulazione stessa. Il bilanciamento del carico di simulazione tra tipici di un simulatore che gira su un singolo processo- re, rallentando così la simulazione nel suo complesso. Un altro aspetto importante è l’ottimizzazione delle co- municazioni tra i processori: la simulazione SPICE uti- lizza un singolo passo temporale discreto (time-step) e l’abbinamento tra le differenti parti della matrice del circuito distribuite su varie unità hardware significa che le informazioni devono essere condivise a ogni time-step. Inoltre è utile utilizzare le nuove tecniche di analisi matematica per ottimizzare la modellazione del dispositivo e la simulazione post-layout in modo da pre- un aumento delle prestazioni. Da ultimo è senza dubbio vantaggioso consentire alla community dei progettisti analogici di procedere a una verifica completa dei loro l - finale collaudato in maniera esaustiva. Un esempio concreto: un sensore d’immagine CMOS Un sensore d’immagine CMOS è un esempio di un pro- getto che può trarre grandi benefici dall’adozione del- la simulazione distribuita. Un sensore di questo tipo è formato da una schiera (array) di pixel e ogni colonna di pixel è collegata a un sensore composto da un pro- cessore di segnali che include un convertitore A/D. Le differenze nella funzione di trasferimento danno origi- ne a cadute di tensione nella rete di alimentazione. Nel caso la funzione di trasferimento di ogni processore di segnale non sia correlata alla funzione di trasferimento di ciascuna alta colonna, l’immagine sarà deteriorata a causa della presenza di artefatti (Fig. 2). L’analisi di un sensore d’immagine CMOS è un compito particolarmente impegnativo per i simulatori SPICE per diverse ragioni: i requisiti in termini di tensione e tem- porizzazione sono particolarmente severi, il progetto è di grandi dimensioni (150 k transistor) e la simulazione deve tener conto degli effetti parassiti del layout (oltre 40 M di resistenze e capacità parassite). Per questi mo- tivi, la verifica dei sensori d’immagine CMOS è stato a lungo un problema irrisolto. Un simulatore analogico allo stato dell’arte Grazie alle funzionalità offerte dal simulatore Spec- treX di Cadence i progettisti possono ora analizzare design che in precedenza potevano solamente stima- re attraverso astrazioni, partizionamento del circui- to e una drastica riduzione degli effetti parassiti. Gli utenti hanno potuto sperimentare che questo nuovo simulatore è in grado di garantire netti miglioramenti in termini di prestazioni preservando nel contempo i livelli di accuratezza di Spectre che sono divenuti uno standard a livello industriale. Si tratta della soluzione ideale nel momento in cui devono affrontare le com- plesse problematiche legate alla verifica delle presta- zioni dei circuiti destinati a progetti emergenti. Senza dimenticare che grazie al simulatore Spectre X, i tempi di simulazione relativi al sensore di immagine preso come esempio sono stati ridotti da un giorno e mezzo a un’ora e mezzo. Fig. 2 – Artefatti prodotti nell’immagine a causa di cadute di tensione attraverso i pixel (Fotografo: Roland Ruhl, Cadence)