带有 MVSIM 的 VCS 原生的低功耗验证 

精准、全面的低功耗仿真   

概览
为了使专用集成电路 (ASIC) 和系统级芯片 (SoC)能够支持当今各种电子产品 (如移动设备到服务器、网络等) 日益增长的功率管理需求,低功耗设计技术的应用迅速增长。先进的低功耗技术,如:电源门控、保持模式、低电压待机和动态电压调节 (DVS等),使得电源管理的粒度更细。 设计被划分成多个电源域,这些电源域可以由一个或多个低功耗设计技术单独控制。 日益严格的功耗要求使得有必要使用多电源电压。 低功耗设计通常有不同的工作模式,每个模式对应一个或多个电源状态。 低功耗设计的全面验证不仅仅需要对所有电源状态进行验证,在设计从一个操作模式转换为另一个操作模式时,还需要验证电源状态的具体转换和转换顺序。 在这些无比复杂情境下产生的一个缺陷就可能引发芯片功能故障。

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低功耗设计的仿真挑战
在对设计进行硬件仿真中,假设电压恒定已不能充分满足现实需求。 当今的多数设计在操作过程中电压会发生变化,例如当设计进入了低电压待机状态或使用了 DVS 模式。 此时便要求仿真可以了解电压值以准确分辨信号值和时序。 电源状态的转换需要了解电压的动态性质及其对逻辑的影响;输出不仅与输入的逻辑值有关,也与这些值的电压值相关。 传统 ("always-on") 的硬件仿真会产生不准确以及错误的结果,可能会遗漏缺陷,导致缺陷出现在芯片中。

此外,多电压设计中有些设计组件可以工作在多电压轨的不同电压值下。 传统的仿真器不够智能,不能了解不同电源电压之间的关系,无法分辨电压起到什么作用,可能导致某些故障在硬件仿真中未能检测出来而最终使芯片发生故障。

为低功耗设计进行通电复位,包括以严格定义的连续方式转换电源域,这样通电的电源域可能有助于为其他域通电。 在通电复位过程中,了解电压转换和依赖关系对准确、完全地验证低功耗设计至关重要。

带有 MVSIM 原生的低功耗 ("NLP") 模式的 VCS
MVSIM 配有 VCS® 以原生执行电压级感知仿真,全面了解 UPF 定义的电源网络,包括在实现流程之前进行寄存器传输级 (RTL) 仿真。 这一独特特性允许工程师全面验证的设计的正确行为,使用先进的电压控制技术进行电源管理,并在设计流程中尽早捕捉潜在威胁设计的低功耗缺陷。

关键功能与优势
  • 使用包括电源门控、保持模式在内先进的低功耗技术提供设计的准确仿真可以尽早并迅速捕捉低功耗缺陷
  • 电压值敏感的仿真可以对带有低电压待机以及 DVS 的设计进行精确验证
  • 用于模拟和正确仿真多供电宏单元设计的基础架构,可增强对多电压设计的缺陷检测
  • 根据设计分析和功率意图衍生出的内置自动断言,可缓解因未检测出的缺陷带来的风险,并提高验证效率
  • 自动覆盖率追踪和报告有助于追踪验证
  • 对于工业标准 IEEE 1801-2009 [统一功率格式 (UPF)] 的支持已经经过产品化验证

VCS 原生的低功耗流程
带有 MVSIM 的 VCS 使用和正常流程中相同的设计的Verilog、 VHDL RTL或者是门级网表,并且支持和正常流程中相同的测试平台(扩充了低功耗检查相关的参数选项)。 但是,原生的低功耗流程需要在 UPF 格式文件中指定功率意图,UPF 需要与设计和测试平台一起读入到 VCS 中。 配备 VCS 的 MVSIM 读取这一 UPF 文件,为 UPF 文件中描述的整个电源网络建模,并准确地了解低功耗策略和电压事件。 发现与多电压检查有关的违规行为,原生低功耗模式的 VCS 将输出一个日志文件和一个错误或警告报告。 (MVSIM 独立版继续支持 VCS 和第三方仿真器的传统 PLI 流程)

图 1: 低功耗仿真流程
图 1: 低功耗仿真流程

VCS 原生的低功耗 (NLP) 的独特价值
  • 当设计中存在多电压同时转换,或在电压上下波动时不当操作导致多电压同时转换,则电压值敏感的硬件仿真就会检测到这些缺陷。 电压值敏感有助于验证低功耗设计中存在的复杂通电复位协议。
  • 全面验证涉及到电压值解析度的电压控制技术(如低电压待机和 DVS),这些验证只能通过电压值仿真来完成。
  • 能够将不同的电源域与不同的电源电压联系起来,使对多电压设计的仿真更加准确
  • 基于多年低功耗验证专业知识经验的内置自动断言,现已可在 VCS 原生的低功耗流程中提供。 根据设计和功率意图产生的丰富的低功耗断言语句助于锁定复杂缺陷。 此功能增强了手动断言语句生成,手动断言语句在人工生成时容易出错且过程繁琐。

结论
先进的低功耗设计技术正受到广泛采用。 多电压设计需要覆盖所有电压控制技术的全面验证。 带有 MVSIM 的 VCS 原生低功耗提供电压值敏感的仿真,能够准确地了解电压值并涵盖所有电源状态、转换和时序。 带有 MVSIM 的 VCS 已经过产品化验证,在领先的系统和半导体公司广泛采用。



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