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RÉSUMÉ
Les circuits analogiques sont devenus des systèmes complexes dont la validation s’avère de plus en plus critique. Pour réduire au maximum les risques encourus, des méthodologies très élaborées sont mises en œuvre. Au cœur de cette validation, et malgré l’existence d’outils très diversifiés, la simulation tient une place importante. Le simulateur est ainsi devenu une pièce maîtresse dans le flot de conception, et dans celui de la vérification. Son choix, qui dépend bien sûr de son utilisation finale, doit se baser sur de nombreux critères, entre autres, la vitesse, la capacité, la précision et les supports des langages HDL et HVL.
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Lire l’articleAuteur(s)
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Joël Besnard : Ingénieur R&D chef du projet ELDO Mentor Graphics
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Pascal Bolcato : Ingénieur R&D chef du projet ELDO-RF Mentor Graphics
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Dézai Glao : Ingénieur R&D ELDO Mentor Graphics
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Hervé GuÉgan : Directeur technique division AMS Mentor Graphics
INTRODUCTION
La fin du xxe siècle a connu une évolution considérable des technologies de fabrication des circuits intégrés due principalement à la pression du marché des circuits électroniques de communication. Pour les concepteurs de circuits, il faut réduire le temps de mise sur le marché (time to market) tout en satisfaisant aux demandes à la fois de performances accrues (consommation, poids, tailles et coûts réduits). À ces contraintes liées à l'utilisateur final s'ajoutent les problèmes de sécurité (aviation, automobile), de connectivité et d'adaptation à des standards de plus en plus nombreux (WLAN (Wireless Local Area Network), PDA (Personnal Digital Assistant), Bluetooth, WIFI (Wireless Fidelity)...). Il en résulte une explosion en termes de complexité de fonctionnement et en termes de taille (en nombre de transistors) pour les circuits intégrés conçus. Pour faire face à ces contraintes, on intègre sur une même puce SoC (System on Chip) microprocesseurs, traitement analogique et numérique du signal, circuits d'interface, système d'exploitation, composants de radiofréquence, etc.
Le temps d'arrivée du produit sur le marché étant un facteur crucial de réussite, ces systèmes de grande complexité doivent être conçus, vérifiés et validés de manière sûre. Les coûts de fabrication étant très élevés, les tentatives multiples ne sauraient être tolérées.
Les acteurs du marché de l'EDA (Electronic Design Automation) fournissent aux fabricants de circuits intégrés des flots de conception et de vérification alliant méthodologies, logiciels et matériels appareillés pour respecter au mieux les exigences ci-dessus.
L'un des éléments clés de ces deux flots est le simulateur électrique à niveaux d'abstractions mixtes, signaux mixtes et RF (radiofréquence). Nous le noterons simulateur AMS/RF pour (Analog Mixed Signal/RF) tout simplement. Il devra être capable à la fois de supporter des niveaux d'abstraction de plus en plus élevés (les choix de technologies étant reportés le plus tard possible) et de prendre en compte des détails électriques de plus en plus fins (connexions d'alimentation par exemple) à cause des nouvelles technologies. En même temps que l'échelle d'abstraction s'étire dans les deux sens, d'autres domaines, autres qu'électriques, doivent aussi pouvoir être pris en compte.
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VERSIONS
- Version archivée 1 de sept. 1982 par
- Version archivée 2 de mars 1993 par René FRANÇOIS
- Version courante de févr. 2018 par Joël BESNARD, Pascal BOLCATO, Dézaï GLAO
DOI (Digital Object Identifier)
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Simulation analogiqueArticle inclus dans l'offre
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1. Simulation des circuits : environnement d'utilisation et principales caractéristiques
1.1 Simulation dans le flot de conception des circuits
L'optimisation des temps de conception des circuits complexes est obtenue notamment par l'utilisation de bibliothèques de cellules et de blocs de propriétés intellectuelles (IP) développés par des équipes ou des sociétés spécialisées. Cette évolution rend presque incontournable la méthodologie descendante (top down) dans la conception de ces circuits complexes. La simulation constitue l'étape d'entrée du flot après la spécification (figure 1). L'intérêt du simulateur AMS/RF est de pouvoir simuler tout le circuit dans un premier temps avec des blocs définis à un haut niveau d'abstraction.
Les blocs sont décrits à l'aide de langages HDL (Hardware Description Langage) ou du langage C. Pour une information complémentaire, le lecteur pourra se référer à l'article « Langage pour la conception des circuits intégrés » dans la même collection. Le concepteur pourra ensuite remplacer ses blocs de haut niveau, au fur et à mesure de l'avancement de sa conception par leurs équivalents analogiques pour aboutir à la fin à une description complète niveau transistor.
HAUT DE PAGE1.2 Simulation dans le flot de vérification des circuits
La vérification fonctionnelle est une étape critique dans le processus de conception. Une part de 60 à 70 % du cycle de production d'une puce électronique est dédiée aux tâches de vérification. En effet, les erreurs fonctionnelles au niveau du système représentent la première cause de reprise de conception affectant les délais de commercialisation. Le fameux « bug de calcul » du Pentium® en 1994 a eu un coût estimé à 400 millions de dollars. Les acteurs du marché de l'EDA (Electronic Design Automation) proposent donc des solutions de vérification supportant les principaux langages standards de conception et couvrant l'ensemble des étapes de vérification depuis la simulation HDL (Hardware Description Langage) jusqu'à l'émulation « In circuit », incluant le support des « TestBenches » (bancs de test) haut niveau, des assertions, les prototypes fonctionnels.
Le simulateur permettra de gérer l'automatisation des bancs de tests, la vérification...
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Simulation des circuits : environnement d'utilisation et principales caractéristiques
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BIBLIOGRAPHIE
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(1) - C.W. Ho, A.E. Ruehli, F. A. Brennn - The Modified Nodal Approach to Network Analysis - IEEE Trans. Circuits syst, vol CAS-22 June 1975.
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(2) - J. Vlach, K. Singhal - Computer Methods For Circuits Analysis And Design. - Van Nostrand Reinhold 1983.
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(3) - McCalla - Fundamentals of Computer-Aided Circuit simulation, - Kluwer academic publishers, 1993 Boston.
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(4) - L.W. Nagel - SPICE2 : A computer program to simulate semiconductor circuits - Research Labolatory, College of engineering University of california. May 1975.
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(5) - R.D. Berry - Ak Optimal Ordering of ElectronicCircuit Equations for a sparse Matrix Solution. - I IEEE Trans. Circuit theory CT-18 January 1971, pp 139-146
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(6) - K. Brennan, S. Campbell, L. Petzold - The Numerical Solution of Initial Value Problems in Ordinary Differential-Algebraic Equations, - 2nd...
DANS NOS BASES DOCUMENTAIRES
ANNEXES
Constructeurs – Fournisseurs
Mentor Graphics (Eldo, Eldo-RF, ADiT, ADVance-MS, HyperLynx) http://www.mentor.com
Agilent (ADS ) http://www.agilent.com
Cadence (Spectre, Spectre-RF, Ultrasim, AMS Designer, Zuken, Pspice) http://www.cadence.com
Synopsys (Hspice, Hsim/XA, AMS Discovery) http://www.synopsys.com
Ansoft http://www.ansoft.com
Organismes – Fédérations
Organismes, comités œuvrant pour la standardisation :
IEEE : Promotion de la connaissance dans le domaine de l'ingénierie électrique. – http://www.ieee.org
ACCELERA : Standardisation des langages HDL (verilog, vhdl). – http://www.accellera.org
CMC. Standardisation et promotion de l'utilisation et de l'implémentation des modèles « compacts » de composants. – http://www.geia.org
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