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眾所周知，電源完整性在IC設(shè)計(jì)和執(zhí)行的過程中是非常關(guān)鍵的一環(huán)，比如我們要讓設(shè)計(jì)出來的IC性能符合我們的預(yù)期就需要了解電源功耗、性能、可靠性是否滿足初始的設(shè)計(jì)目標(biāo)。
這看上去是個(gè)老問題，但站在今天的角度，與以往不同的是市場的變化。以汽車電子市場為例，自動(dòng)駕駛或是半自動(dòng)駕駛都需要搭載非常多的傳感器，加上域控制器來識(shí)別多種復(fù)雜的場景，比如位于行車兩側(cè)或是后面的行人。根據(jù)市場統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)表明，傳感器市場正在持續(xù)增長，年復(fù)合增長率達(dá)到34%，而在傳感器的帶動(dòng)下，IC的種類和功能也在不斷攀升。
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圖 | 芯片行業(yè)市場增量顯著
圖 | 傳感器是推動(dòng)后端計(jì)算增長的前端產(chǎn)品
有人要問了，傳感器市場的熱潮和電源完整性驗(yàn)證、EDA工具有何關(guān)系？答案是存在內(nèi)部聯(lián)系。不說各類傳感器所輻射的生態(tài)圈的擴(kuò)張，比如智能可穿戴設(shè)備、智能電網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)等領(lǐng)域，光是傳感器設(shè)計(jì)本身就會(huì)在電源完整性驗(yàn)證階段遇到難題。舉個(gè)例子，我們知道現(xiàn)在的網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)就是一種與互聯(lián)網(wǎng)連接的傳感器，一般來說這些終端設(shè)備都需要連接局域網(wǎng)或者寬帶，其中就會(huì)涉及到模擬和數(shù)字的連接問題，而數(shù)模相連之處的電源完整性分析就會(huì)變得很復(fù)雜，通常會(huì)給設(shè)計(jì)帶來很大的壓力，需要EDA工具輔助解決。
前面講述了傳感器設(shè)計(jì)過程中的難點(diǎn)，除了傳感器以外還有很多IC設(shè)計(jì)的現(xiàn)實(shí)問題，比如說如何提升模擬IC的功耗性能和可靠性，如何縮短驗(yàn)證時(shí)間？在實(shí)際情況中，IC設(shè)計(jì)時(shí)常常需要采用有限的自動(dòng)化方法來驗(yàn)證，比如使用靜態(tài)的、手動(dòng)的分析，但這樣做的成本非常大，同時(shí)結(jié)果的說服力也較低。
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圖 | 西門子EDA推出全新的電源完整性分析解決方案——mPower?
在這樣的背景下，西門子EDA推出了全新的電源完整性分析解決方案——mPower?，用于模擬、數(shù)字和混合信號(hào)的IC設(shè)計(jì)。mPower 軟件不僅適用于所有版本的2D設(shè)計(jì)以及任意規(guī)模的 2.5/3D IC實(shí)作，還可以輕松集成至現(xiàn)有的設(shè)計(jì)流程之中。它是業(yè)界首款可為此類設(shè)計(jì)提供全面電源、電遷移和IR壓降（EM/IR）分析的IC電源完整性驗(yàn)證解決方案。
西門子數(shù)字化工業(yè)軟件Calibre interfaces和mPower電源完整性分析工具產(chǎn)品管理高級(jí)總監(jiān) Joseph C. Davis 博士表示：“mPower可實(shí)現(xiàn)5nm工藝節(jié)點(diǎn)上的全面測試，相比于目前市面上的解決方案，其整體運(yùn)行速度將提高兩倍，對(duì)于以往首次EM/IR分析無法完成的大型模擬IP模塊，現(xiàn)在也可以成功實(shí)現(xiàn)了?！?/p>
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圖 | mPower面向市場痛點(diǎn)提供解決方案
簡單地理解，mPower能夠?yàn)槟MIC設(shè)計(jì)人員提供一種創(chuàng)新的動(dòng)態(tài)解決方案，可在大型模塊和芯片上進(jìn)行高度精確的、基于模擬的EM/IR分析，從而取代對(duì)選定網(wǎng)絡(luò)粗略的靜態(tài)分析和SPICE模擬。此外，mPower可擴(kuò)展式的EM/IR引擎還可以為數(shù)字IC設(shè)計(jì)進(jìn)行分析，這種數(shù)字化的解決方案可以輕松地集成到現(xiàn)有各種設(shè)計(jì)流程之中，提供電源分析功能，每臺(tái)機(jī)器僅需消耗很低的存儲(chǔ)容量即可實(shí)現(xiàn)，即便對(duì)于最大規(guī)模的數(shù)字設(shè)計(jì)也依然適用。
關(guān)于用戶體驗(yàn)方面，MaxLinear的SoC設(shè)計(jì)和技術(shù)副總裁Paolo Miliozzi博士表示：“西門子的mPower解決方案幫助我們做到了以前難以實(shí)現(xiàn)的工作，在其助力下，我們現(xiàn)在可以在大型模擬電路的流片過程中，充滿信心地評(píng)估 EM/IR。”
人工智能計(jì)算解決方案開發(fā)商Esperanto Technologies的VLSI副總裁Darren Jones表示：“在使用mPower之前，我們無法在1000多個(gè)內(nèi)核的64位RISC-V人工智能芯片上執(zhí)行單次全芯片的EM/IR分析，使用mPower之后，我們只需很少的資源就能夠在服務(wù)器場上運(yùn)行240億個(gè)晶體管的7nm人工智能芯片，周轉(zhuǎn)時(shí)間也優(yōu)于我們從前預(yù)期?！?/p>
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圖 | 西門子電源完整性設(shè)計(jì)流程
當(dāng)然，作為門級(jí)和晶體管級(jí)的驗(yàn)證工具mPower的推出不是西門子EDA在電源完整性領(lǐng)域的首款產(chǎn)品，也不會(huì)是最后一款。事實(shí)上，西門子EDA在電源完整性分析驗(yàn)證方面已經(jīng)形成了較完整的工具鏈，比如PowerPro用來優(yōu)化RTL和預(yù)測功耗，能夠在RTL階段進(jìn)行門級(jí)預(yù)測，還有封裝的HyperLynx分析工具，芯片級(jí)有Calibre PERC，主要用于電氣過應(yīng)力的驗(yàn)證領(lǐng)域，以及進(jìn)行過壓保護(hù)，包括電遷移、電壓降都可以驗(yàn)證即將實(shí)施的領(lǐng)域。
總之，EDA作為芯片設(shè)計(jì)產(chǎn)業(yè)鏈的先行者，市場嗅覺一定是非常靈敏的，所有的工具更新都會(huì)沿著需求這條路往前走，西門子EDA也不例外。
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