Synopsys pakt hyperconvergente IC's aan met een uniforme circuitsimulatiestroom

Nu chipontwerp steeds complexer wordt met meerdere componenten en technologieën die samenkomen in hyperconvergente geïntegreerde circuits (IC's), zou een enkele systeembenadering voor het analyseren van het systeem een ​​logische manier zijn om de complexiteit te vereenvoudigen. Synopsys pakt dit aan met een uniforme circuitsimulatieworkflow, PrimeSim Continuum, om zowel de complexiteit als de schaal van de hedendaagse heterogene architectuurchips voor geheugen, kunstmatige intelligentie (AI), automotive en 5G-toepassingen aan te pakken.

PrimeSim Continuum, gelanceerd op de internationale gebruikersconferentie SNUG World, is een alles-in-één oplossing die bestaat uit simulatie-engines, waaronder PrimeSim SPICE, PrimeSim Pro, PrimeSim HSPICE en PrimeSim XA. Deze ontwerpomgeving levert een naadloze simulatie-ervaring rond alle PrimeSim-engines met uitgebreide analyse, verbeterde productiviteit en gebruiksgemak. Het vormt de basis van het aangepaste ontwerpplatform van Synopsys.

De hyperconvergente systemen op chip (SoC's) van tegenwoordig bestaan ​​uit verschillende componenten die op dezelfde chip of verpakking zijn geïntegreerd. Dit kunnen grotere en snellere embedded geheugens, analoge front-end-apparaten en complexe I/O-circuits zijn die communiceren met 100Gb+ datasnelheden met de DRAM-stack aangesloten op hetzelfde stuk silicium in een system-in-package-ontwerp. Deze diverse reeks analoge, digitale en gemengde signaalcomponenten, sommige gebouwd op verschillende procesknooppunten en mogelijk ook verticaal geïntegreerd met behulp van 2.5D- of 3D-architecturen, biedt nog meer complexiteit.

Deze uitdagingen die gepaard gaan met het verifiëren van deze complexe ontwerpen, worden groter naarmate procesknooppunten met geavanceerde technologie meer parasieten, procesvariabiliteit en kleinere marges met zich meebrengen. Dit resulteert in meer simulaties met langere looptijden en een hogere nauwkeurigheid, wat van invloed is op de totale tijd tot resultaten, de kwaliteit van de resultaten en de kosten van de resultaten.

Hany Elhak, groepsdirecteur productbeheer bij Synopsys, zei tegen embedded.com:"Om dit aan te pakken, heb je een systeem van simulatie-engines met een uniforme workflow nodig. Er is momenteel geen SPICE-simulator die alles aankan.” Hij zei dat het nodig is om zowel de systemische complexiteit als de schaalcomplexiteit van IC-ontwerpen aan te pakken.

Dit is wat PrimeSim Continuum moet aanpakken. Het adresseert de systemische complexiteit van dergelijke hyperconvergente ontwerpen met een uniforme workflow van simulatie-engines van aftekenkwaliteit die zijn afgestemd op analoge, mixed-signal, RF, aangepaste digitale geheugenontwerpen. PrimeSim Continuum maakt gebruik van SPICE- en FastSPICE-architecturen van de volgende generatie en heterogeen computergebruik om het gebruik van CPU- en GPU-bronnen te optimaliseren en de tijd tot resultaat en de kosten van resultaten te verbeteren.

Overweeg als voorbeeld van de circuitsimulatiebehoeften van complexe ontwerpen de opkomst van geheugen met hoge bandbreedte (HBM), bestaande uit grote 3D-gestapelde DRAM die is geïntegreerd met de SoC op een 3DIC of in een SiP. De HBM, die een snelle geheugeninterface biedt voor 3D gestapelde synchrone DRAM (SDRAM), wordt gebruikt met krachtige grafische versnellers, AI ASIC's en FPGA's in krachtige datacenters en netwerkapparaten. In deze geheugenchips zijn meerdere DRAM-chips verticaal gestapeld met een geheugencontroller, allemaal met elkaar verbonden door middel van doorgaande silicium via's (TSV's) en microbumps op een siliciuminterposer.

Ontwerpers moeten het volledige geheugensubsysteem dat aanwezig is in een SiP verifiëren, wat inhoudt dat ze complexe multidimensionale analyses moeten uitvoeren op component- en subsysteemniveau. Er zijn moeilijke en strengere beperkingen met nieuwe complexiteiten die moeten worden aangepakt om vermogens- en prestatiedoelen te bereiken. Circuitsimulatietools moeten het volgende kunnen ondersteunen:

• Analyse van meerdere technologieën en meerdere componenten (logica, analoog, geheugen, I/O)
• Verschillende soorten analyses (analoog, digitaal, gemengd signaal)
• Grote capaciteiten voor analyse op subsysteem en chipniveau
• Geavanceerde betrouwbaarheidsanalyses (elektrisch, thermisch, elektrothermisch, tijdelijk)
• Signaalintegriteit
• Variabiliteitsanalyse (proces, structureel)

Aangezien deze ontwerpen worden opgeschaald naar geavanceerde technologieknooppunten, is er bovendien een aanzienlijke toename van simulaties om ervoor te zorgen dat het ontwerp betrouwbaar is en aan de opbrengstdoelstellingen voldoet. Uitdagingen zijn bijvoorbeeld het meten van de signaalintegriteit, die via de interposer moet worden geanalyseerd. Problemen zoals elektrothermische spanning en grotere parasitaire stoffen moeten worden aangepakt om de betrouwbaarheid van de chip te bevorderen die productie op grote schaal vereist.

Vanuit het perspectief van ontwerpmogelijkheden vormt dit een multidimensionale uitdaging die vraagt ​​om workflows die zijn geoptimaliseerd voor stroom, prestaties, oppervlakte (PPA) en kostenconvergentie.

Sassine Ghazi, chief operating officer van Synopsys, zei:"PrimeSim Continuum vertegenwoordigt een revolutionaire doorbraak in circuitsimulatie-innovatie met heterogene computerversnelling op GPU/CPU, waarmee een nieuwe lat wordt gelegd voor EDA-oplossingen. Onze klanten in elk ontwerpsegment kunnen nu profiteren van jarenlange R&D-investeringen, innovatie en klantsamenwerking met PrimeSim Continuum-technologieën van de volgende generatie die een aanvulling vormen op ons moderne aangepaste ontwerpplatform en Verification Continuum.”

Elhak zei dat Kioxia een voorbeeld is van een klant met vroege toegang die elk aspect van de nieuwe oplossing gebruikt, waarbij flash-geheugen een zeer complex systeem is. Kioxia-geheugenontwerpen integreren complexe systemen die bestaan ​​uit geheugen-, analoge, mixed-signal- en aangepaste digitale blokken die verschillende ontwerp- en signoff-technologieën vereisen.

Shigeo (Jeff) Ohshima, technology executive voor SSD-applicatie-engineering bij Kioxia, zei:"Er is een geconvergeerde workflow rond een gemeenschappelijke circuitsimulatie-oplossing nodig om onze doelstellingen op het gebied van time-to-results en kosten van resultaten te halen. PrimeSim Continuums van Synopsys is een alles-in-één-oplossing die de beste SPICE- en FastSPICE-technologieën integreert en die nauwkeurigheid, snelheid en capaciteit levert voor onze complexe ontwerpen. De PrimeWave-ontwerpomgeving biedt een gemeenschappelijke workflow voor alle simulatiedisciplines, waardoor de goedkeuring van Kioxia's geheugenontwerpen mogelijk is. Effectieve samenwerking en toegang tot technologieën van de volgende generatie zijn van fundamenteel belang voor onze samenwerking met Synopsys.”

PrimeSim Pro voor prestatieversnelling

Synopsys PrimeSim Pro-simulator, een onderdeel van PrimeSim Continuum, vertegenwoordigt een FastSPICE-architectuur van de volgende generatie voor snelle analyse met hoge capaciteit van moderne DRAM- en Flash-geheugenontwerpen.

Voortdurende technologische schaalvergroting en innovaties rond DRAM-architectuur hebben geresulteerd in grotere en complexere geheugenontwerpen die hogere simulatieprestaties en capaciteit vereisen. Volgens Jung Yun Choi, corporate vice president van het geheugenontwerptechnologieteam bij Samsung Electronics, zei:"Synopsys PrimeSim Pro, de volgende generatie van ons plan van record FastSPICE-simulator, kan tot 5x prestatieversnelling leveren op onze full-chip power delivery-netwerkontwerpen. PrimeSim Pro next-gen architectuur kan gelijke tred houden met de capaciteitsbehoeften van onze geavanceerde geheugenontwerpen en stelt ons in staat om onze agressieve time-to-results-doelen te halen.”

Nvidia de partner en klant

Synopsys PrimeSim SPICE-simulator's volgende generatie architectuur maakt gebruik van Nvidia's GPU-technologie om significante prestatieverbeteringen te leveren die nodig zijn om uitgebreide analyses uit te voeren voor analoog en RF-ontwerp en tegelijkertijd te voldoen aan de nauwkeurigheidsvereisten voor aftekenen.

"Naarmate moderne computerworkloads evolueren, zijn de omvang en complexiteit van analoge ontwerpen de capaciteit van traditionele circuitsimulatoren te boven gegaan", zegt Edward Lee, vice-president van mixed signal design bij Nvidia. "Door NVIDIA GPU's te gebruiken, kan PrimeSim SPICE circuitsimulatie versnellen, met name de afmeldtijd van analoge blokken van dagen naar uren."

"Naarmate de complexiteit van het ontwerp toeneemt met geavanceerde procesknooppunten, zijn we toegewijd om onze wederzijdse klanten te ondersteunen met innovatieve simulatietechnologieën om verificatie- en analysecycli te verminderen", zegt Jaehong Park, executive vice president en hoofd van de ontwikkeling van gieterijontwerpplatforms bij Samsung Electronics. "Synopsys PrimeSim Continuum met zijn uniforme workflow van geavanceerde simulatie-engines leverde 10x snellere snelheid met gouden SPICE-nauwkeurigheid met behulp van heterogene computerversnelling op ons recente 56Gbit Ethernet-ontwerp, waardoor verificatie-inspanningen van dagen naar uren worden verminderd."

Eengemaakte workflow voor analyse en aftekening

De PrimeSim Continuum-oplossing integreert PrimeSim SPICE en PrimeSim Pro met de PrimeSim HSPICE-simulator, de gouden standaard signoff-referentie voor basis-IP en signaalintegriteit en de PrimeSim XA-simulator, de FastSPICE-technologie voor SRAM en mixed-signal-verificatie. PrimeWave levert een naadloze ervaring door een consistente en flexibele omgeving te bieden voor alle PrimeSim Continuum-engines, waardoor de ontwerpopstelling, analyse en nabewerking worden geoptimaliseerd.