Synopsys menangani IC hiper-konvergen dengan aliran simulasi sirkuit terpadu
Dengan desain chip yang semakin kompleks dengan beberapa komponen dan teknologi yang bersatu dalam sirkuit terintegrasi hiper-konvergen (IC), pendekatan sistem tunggal untuk menganalisis sistem akan menjadi cara logis untuk menyederhanakan kompleksitas. Synopsys menangani hal ini dengan alur kerja simulasi sirkuit terpadu, PrimeSim Continuum, untuk menangani kompleksitas dan skala chip arsitektur heterogen saat ini untuk memori, kecerdasan buatan (AI), otomotif, dan aplikasi 5G.
Diluncurkan pada konferensi pengguna internasional SNUG World, PrimeSim Continuum adalah solusi lengkap yang terdiri dari mesin simulasi termasuk PrimeSim SPICE, PrimeSim Pro, PrimeSim HSPICE dan PrimeSim XA. Lingkungan desain ini memberikan pengalaman simulasi yang mulus di seluruh mesin PrimeSim dengan analisis komprehensif, peningkatan produktivitas, dan kemudahan penggunaan. Ini membentuk dasar platform desain khusus Synopsys.
Sistem hyper-convergent on chip (SoCs) saat ini terdiri dari komponen berbeda yang terintegrasi ke dalam die atau paket yang sama. Ini mungkin termasuk memori tertanam yang lebih besar dan lebih cepat, perangkat front-end analog dan sirkuit I/O kompleks yang berkomunikasi pada kecepatan data 100Gb+ dengan tumpukan DRAM yang terhubung pada bagian silikon yang sama dalam desain sistem-dalam-paket. Kumpulan beragam komponen sinyal analog, digital, dan campuran ini, beberapa dibangun di atas node proses yang berbeda, dan mungkin juga terintegrasi secara vertikal menggunakan arsitektur 2.5D atau 3D menghadirkan lebih banyak kerumitan.
Tantangan yang terkait dengan verifikasi skala desain kompleks ini karena node proses teknologi canggih menghadirkan peningkatan parasit, variabilitas proses, dan pengurangan margin. Ini menghasilkan lebih banyak simulasi dengan runtime yang lebih lama dengan akurasi yang lebih tinggi yang memengaruhi keseluruhan waktu untuk hasil, kualitas hasil, dan biaya hasil.
Berbicara kepada embedded.com, Hany Elhak, direktur grup manajemen produk di Synopsys, mengatakan, “Untuk mengatasi ini, Anda memerlukan sistem mesin simulasi dengan alur kerja terpadu. Tidak ada satu simulator SPICE saat ini yang dapat menangani semuanya.” Dia mengatakan perlu untuk menangani kompleksitas sistemik dan kompleksitas skala desain IC.
Inilah yang dimaksudkan untuk ditangani oleh PrimeSim Continuum. Ini membahas kompleksitas sistemik dari desain hiper-konvergen tersebut dengan alur kerja terpadu dari mesin simulasi kualitas sign-off yang disetel untuk analog, sinyal campuran, RF, desain memori digital kustom. PrimeSim Continuum menggunakan arsitektur SPICE dan FastSPICE generasi berikutnya serta komputasi heterogen untuk mengoptimalkan penggunaan sumber daya CPU dan GPU serta meningkatkan waktu untuk hasil dan biaya hasil.
Sebagai contoh kebutuhan simulasi rangkaian desain yang kompleks, pertimbangkan munculnya memori bandwidth tinggi (HBM) yang terdiri dari DRAM bertumpuk 3D besar yang terintegrasi dengan SoC pada 3DIC atau dalam SiP. HBM, yang menyediakan antarmuka memori berkecepatan tinggi untuk 3D stacked synchronous DRAM (SDRAM), digunakan dengan akselerator grafis berkinerja tinggi, AI ASIC, dan FPGA di pusat data dan perangkat jaringan berkinerja tinggi. Dalam chip memori ini, beberapa DRAM mati ditumpuk secara vertikal dengan pengontrol memori, semuanya saling terhubung melalui through-silicon vias (TSV) dan microbump pada interposer silikon.
Desainer perlu memverifikasi seluruh sub-sistem memori yang ada dalam SiP, yang berarti melakukan analisis multi-dimensi yang kompleks pada tingkat komponen dan sub-sistem. Ada kendala yang sulit dan lebih ketat dengan kompleksitas baru yang harus diatasi untuk mencapai target daya dan kinerja. Alat simulasi sirkuit harus dapat mendukung:
Analisis beberapa teknologi dan beberapa komponen (logika, analog, memori, I/O)
Berbagai jenis analisis (analog, digital, sinyal campuran)
Kapasitas besar untuk analisis sub-sistem dan tingkat chip
Selain itu, karena desain ini berskala ke node teknologi canggih, ada peningkatan substansial dalam simulasi untuk memastikan bahwa desain akan andal dan memenuhi target hasil. Tantangan termasuk pengukuran integritas sinyal, misalnya, yang perlu dianalisis melalui interposer. Masalah seperti tekanan elektrotermal dan parasit yang lebih besar harus ditangani untuk mendorong keandalan chip yang dibutuhkan manufaktur dalam skala besar.
Dari perspektif pemberdayaan desain, hal ini menghadirkan tantangan multidimensi yang memerlukan alur kerja yang dioptimalkan untuk daya, kinerja, area (PPA), dan konvergensi biaya.
Sassine Ghazi, chief operating officer Synopsys, mengatakan, “PrimeSim Continuum mewakili terobosan revolusioner dalam inovasi simulasi sirkuit dengan akselerasi komputasi heterogen pada GPU/CPU, menetapkan standar baru untuk solusi EDA. Pelanggan kami di setiap segmen desain kini dapat memperoleh manfaat dari investasi R&D, inovasi, dan kolaborasi pelanggan selama bertahun-tahun dengan teknologi generasi berikutnya PrimeSim Continuum yang melengkapi platform desain kustom modern dan Verifikasi Continuum kami.”
Elhak mengatakan bahwa Kioxia adalah contoh pelanggan akses awal yang menggunakan setiap aspek dari solusi baru, dengan memori flash menjadi sistem yang sangat kompleks. Desain memori Kioxia mengintegrasikan sistem kompleks yang terdiri dari memori, analog, sinyal campuran, dan blok digital khusus yang memerlukan desain dan teknologi signoff yang berbeda.
Shigeo (Jeff) Ohshima, eksekutif teknologi untuk rekayasa aplikasi SSD di Kioxia, mengatakan, “Alur kerja yang terkonvergensi di sekitar solusi simulasi sirkuit umum diperlukan untuk memenuhi target waktu dan biaya hasil kami. PrimeSim Continuums Synopsys adalah solusi lengkap yang mengintegrasikan teknologi SPICE dan FastSPICE terbaik yang memberikan akurasi, kecepatan, dan kapasitas untuk desain kompleks kami. Lingkungan desain PrimeWave menyediakan alur kerja umum di semua disiplin simulasi yang memungkinkan penandatanganan desain memori Kioxia. Kolaborasi yang efektif dan akses ke teknologi generasi berikutnya sangat penting bagi kemitraan kami dengan Synopsys.”
PrimeSim Pro untuk akselerasi kinerja
Synopsys PrimeSim Pro simulator, bagian dari PrimeSim Continuum, mewakili arsitektur FastSPICE generasi berikutnya untuk analisis cepat dan berkapasitas tinggi dari desain memori DRAM dan Flash modern.
Penskalaan teknologi berkelanjutan dan inovasi seputar arsitektur DRAM telah menghasilkan desain memori yang lebih besar dan lebih kompleks yang membutuhkan kinerja dan kapasitas simulasi yang lebih tinggi. Menurut Jung Yun Choi, wakil presiden perusahaan tim teknologi desain memori di Samsung Electronics, mengatakan,“Synopsys PrimeSim Pro, generasi berikutnya dari rencana simulator FastSPICE kami, dapat memberikan akselerasi kinerja hingga 5X pada desain jaringan pengiriman daya chip penuh kami. Arsitektur generasi terbaru PrimeSim Pro dapat mengimbangi kebutuhan kapasitas desain memori canggih kami dan memungkinkan kami memenuhi target waktu-ke-hasil yang agresif.”
Nvidia mitra dan pelanggan
Synopsys PrimeSim simulator arsitektur SPICE generasi berikutnya dengan menggunakan teknologi GPU Nvidia untuk memberikan peningkatan kinerja yang signifikan yang diperlukan untuk melakukan analisis komprehensif untuk desain analog dan RF sambil memenuhi persyaratan akurasi signoff.
“Saat beban kerja komputasi modern berkembang, ukuran dan kompleksitas desain analog telah melampaui kapasitas simulator sirkuit tradisional,” kata Edward Lee, wakil presiden desain sinyal campuran di Nvidia. “Menggunakan GPU NVIDIA memungkinkan PrimeSim SPICE untuk mempercepat simulasi sirkuit, terutama meminimalkan waktu penandatangan blok analog dari hari ke jam.”
“Seiring dengan meningkatnya kompleksitas desain dengan node proses lanjutan, kami berkomitmen untuk mendukung pelanggan bersama kami dengan teknologi simulasi inovatif untuk mengurangi siklus verifikasi dan analisis,” kata Jaehong Park, wakil presiden eksekutif dan kepala pengembangan platform desain pengecoran di Samsung Electronics. “Synopsys PrimeSim Continuum dengan alur kerja terpadu dari mesin simulasi canggih memberikan kecepatan 10X lebih cepat dengan akurasi SPICE emas menggunakan akselerasi komputasi heterogen pada desain Ethernet 56Gbit kami baru-baru ini, mengurangi upaya verifikasi dari hari ke jam.”
Alur kerja terpadu untuk analisis dan penandatanganan
Solusi PrimeSim Continuum mengintegrasikan PrimeSim SPICE dan PrimeSim Pro dengan simulator PrimeSim HSPICE, referensi signoff standar emas untuk IP dasar dan integritas sinyal dan simulator PrimeSim XA, teknologi FastSPICE untuk SRAM dan verifikasi sinyal campuran. PrimeWave memberikan pengalaman yang mulus dengan menyediakan lingkungan yang konsisten dan fleksibel di semua mesin PrimeSim Continuum yang mengoptimalkan pengaturan desain, analisis, dan pasca-pemrosesan.
