Bibliographie & annexes
Présentation
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.
L'expertise technique et scientifique de référence
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 des circuits : environnement d'utilisation et principales caractéristiques6. Conclusion
En regard des enjeux, il n'est plus possible pour les sociétés concevant des circuits intégrés complexes de faire des impasses de validation, sans s'exposer à des risques très élevés. La validation devient de plus en plus critique et, pour pouvoir réduire ces risques au maximum, des méthodologies très élaborées sont mises en œuvre. Elles s'appuient sur des outils de plus en plus diversifiés tels que des vérificateurs de règles, de la preuve formelle, des langages d'assertion ainsi que des méthodes de réutilisation, comme pour les programmes de tests et aussi de mesure de l'efficacité tel le taux de couverture. Malgré tout cet enrichissement, le cœur de cette validation reste la simulation. Certes, les utilisateurs devront organiser les plans de validation avec de plus en plus de soin mais ils devront aussi optimiser les simulations en faisant les bons choix de simulateurs par rapport aux critères de validation. Il est certain que les utilisateurs, pour suivre les besoins des technologies « silicium » les plus avancées, vont toujours demander que les simulateurs soient plus rapides, plus précis et puissent traiter plus d'éléments. En réponse, les fournisseurs de simulateurs vont devoir en permanence innover ; l'innovation viendra de l'introduction de nouveaux algorithmes, de l'utilisation de nouvelles architectures d'ordinateur et même de remises en cause de l'architecture du logiciel.
Ce besoin continu en des solutions toujours plus performantes met en évidence les spécificités des différents besoins de simulation. Sans être exhaustif, on peut noter les quatre principaux types d'utilisation qui correspondent à autant de marchés différents. La caractérisation de cellules numériques demande des simulations courtes mais en très grand nombre et très précises (marché du simulateur SPICE) alors que durant la conception de circuits analogiques et RF, le nombre de simulations est plus réduit mais la vitesse de réponse devient prépondérante (marché du simulateur SPICE, tant dans le domaine temporel que fréquentiel) et pour terminer avec le niveau transistor, il est certain que, par exemple, la mesure de courant sur l'alimentation d'un circuit complet requiert une simulation longue dont seul l'ordre de grandeur des résultats importe (marché du simulateur spice-rapide). Quant à la simulation complète d'un circuit intégré, l'important est de pouvoir rester à un niveau comportemental élevé en regard de chaque critère à valider ; le simulateur doit donc être très flexible pour accepter...
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Conclusion
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.
-
(2) - J. Vlach, K. Singhal - Computer Methods For Circuits Analysis And Design. - Van Nostrand Reinhold 1983.
-
(3) - McCalla - Fundamentals of Computer-Aided Circuit simulation, - Kluwer academic publishers, 1993 Boston.
-
(4) - L.W. Nagel - SPICE2 : A computer program to simulate semiconductor circuits - Research Labolatory, College of engineering University of california. May 1975.
-
(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
-
(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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