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定義
回路シミュレーション これは、電子回路のモデルを作成し、さまざまなソフトウェアアルゴリズムを用いて解析を行うプロセスであり、これにより回路の動作や性能を予測・検証します。電子回路、特に集積回路（IC）の製造には多額の費用と時間がかかるため、製造前に回路シミュレータを用いて回路の動作や性能を検証する方が、より迅速かつ費用対効果が高いと言えます。
精度と性能・処理能力のバランスに応じて、さまざまなニーズに応える複数の種類の回路シミュレータが存在します。 その一端には、電子回路を正確に表現して解くアナログシミュレータがあります。これらは高い精度を誇り、小規模な回路のシミュレーションに一般的に使用されます。もう一端には、電子回路の機能的な表現（通常はハードウェア記述言語（HDL）を用いて記述される）を用いるデジタルシミュレータがあります。これらは最高の性能と処理能力を提供しますが、精度は比較的低くなります。デジタルシミュレータは、非常に大規模な回路のシミュレーションに一般的に使用されます。
種類回路シミュレーション
回路シミュレーション には、アナログ、デジタル、および混合モードの3つの基本的なタイプがあります。
アナログ回路シミュレーション では、高い精度を実現するために、電子回路の高精度なモデル（すなわち、表現）が使用されます。これらのモデルには、回路内のさまざまな電子デバイスに関する非線形、線形、およびより単純なテーブルベースの表現が含まれます。アナログシミュレーションは、さまざまなモードで実行できます。これには、AC（周波数領域）、DC（非線形静止状態）、および過渡（時間領域）が含まれます。 すべてのアナログシミュレータは、これらの異なるモードにおける電子回路の挙動を数学的に解析するためのアルゴリズムを採用しています。これらはすべて、電子回路の性能を予測するために行列を解くという共通の特徴を持っています。信号は、連続的に変化する値として伝播されます。
アナログ回路シミュレータには、主にSPICEとFastSPICEの2種類があります。SPICEシミュレータは、電子デバイスの高精度な非線形および線形モデルを用いて、回路の挙動を解析します。 SPICEシミュレータは、フォワード・オイラー法、バックワード・オイラー法、ニュートン・ラフソン法といったさまざまな積分法や、行列分解手法を採用し、対象とするシミュレーション期間内の各時点における回路全体の応答（すなわち、数学的表現）を計算します。
対照的に、FastSPICEシミュレータは、電子デバイスのより単純なテーブルモデル表現を用いて回路の挙動を解析します。これらは高度なアルゴリズムを採用し、回路の複雑さを低減するとともに、さまざまな基準に基づいて回路を分割することで、本質的により単純でモジュール化された回路表現を作成します。この表現は、対象とするシミュレーション期間内の特定の時点において選択的に評価され、このプロセスによってシミュレーションの性能と処理能力が大幅に向上します。 FastSPICEシミュレータには、シミュレーションの精度と性能のトレードオフのバランスを取るのに役立つ、さまざまなシミュレーション設定項目が用意されています。
デジタル回路シミュレーション では、電子回路のより単純化されたモデルが使用されます。これらのモデルは通常、HDLを用いて作成されます。デジタルシミュレーションでは、連続的に変化する信号を伝播させるのではなく、いくつかの離散的な電圧レベル（主に論理0と論理1）が伝播されます。これらの信号を伝播させる手法には、回路内を伝播する論理レベルの伝播遅延に関して、さまざまな精度レベルがあります。 このシミュレーション手法により、アナログシミュレーションと比較して、より少ない計算リソースで、より大規模な回路をより短時間でシミュレーションすることが可能になります。
混合モード回路シミュレーション は、アナログおよびデジタルのシミュレーション手法を組み合わせたものです。回路は2つの領域に分割され、回路の各部分に対して適切な詳細度の解析が可能となります。アナログ解析にはアナログシミュレータ（SPICEおよびFastSPICE）が、デジタル解析にはデジタルシミュレータが使用されます。このシミュレーション手法により、アナログシミュレーションと比較して、より大規模な回路を、より短い時間で、より少ない計算リソースでシミュレーションすることが可能になります。
| シミュレーションの種類 | 主な機能 | 代表的な利用事例 | 高精度 | 性能／容量 |
| アナログ（SPICE） | 詳細な非線形モデル | 小型アナログ／RF回路、信号の忠実度 | 極めて高い | 低 |
| FastSPICE | 簡略化されたモデル、モジュール別解析 | SRAM、カスタムデジタル、DRAM | 中 | 中程度～高 |
| デジタル | HDL、論理レベル（0/1） | SoC、プロセッサ、論理検証 | 下(L) | 極めて高い |
| 混合モード | アナログとデジタルを融合 | AMSの設計、ミックスドシグナルSoC | バランスが取れている | バランスが取れている |
メリット回路シミュレーション
回路シミュレーション 電子回路の動作について、批判的な視点を提供しています。電子回路、特にICの製造には多額の費用と時間がかかるため、製造前に回路シミュレーション を用いて回路の動作や性能を検証する方が、はるかに現実的です。
検証の対象となる具体的な分野には、次のようなものがあります：
- メモリの性能。メモリデバイスの読み出しおよび書き込みのアクセス時間とレイテンシは、メモリ内部のビットセルや読み出し／書き込み経路のアナログ回路シミュレーション によって決まります。
- デジタルシミュレーションの全体的な精度。デジタル回路シミュレータは、論理レベル1および論理レベル0における電圧の伝播をモデル化します。アナログ回路シミュレーション を用いて、回路がこれらの電圧レベル間で遷移するのにかかる時間を算出します。これが、デジタル回路シミュレータの全体的な精度の基礎となります。
- ノイズとクロストーク。アナログ回路シミュレーションによるこれらの寄生効果の詳細な回路レベル解析に基づき、ノイズとクロストークに関するより高次のモデルが開発されている。
- 高周波・高出力回路の最適化。この種の回路では、その動作特性や性能基準を明らかにするために、詳細な連続時間解析を行う必要があります。アナログ回路シミュレーション は、こうした重要な解析機能を提供します。
複雑なデジタル回路（コアプロセッサやAIアクセラレータなど）の全体的な性能や動作は、デジタル回路シミュレーション を用いて検証されます。
回路シミュレーション そして シノプシス
シノプシス さまざまなユースケースや回路タイプに対応した、アナログおよびデジタルの回路シミュレーション ソリューションを幅広く提供しています。
アナログシミュレーションツールには、次のようなものがあります：
- PrimeSim Continuum：シノプシス SPICEおよびFastSPICEシミュレータの統合ワークフロー
- PrimeSim HSPICE:SPICEシミュレーションにおけるゴールドスタンダード
- PrimeSim XA：SRAMおよびカスタムデジタル設計を対象とした、業界をリードするFastSPICEシミュレータ
- PrimeSim SPICE：アナログ、RF、およびSerDes 設計を対象とした、業界最高性能のSPICEシミュレータ
- PrimeSim 特長： DRAM およびフラッシュメモリの設計を対象とした、業界トップクラスのFastSPICEシミュレータ
- PrimeSim カスタム・フォールト：フルチップの機能安全、テストカバレッジ解析、およびシリコン故障解析を目的とした高性能アナログ・フォールト・シミュレータ
- PrimeWave 設計環境：包括的な解析機能、生産性の向上、および使いやすさを実現する、新たに構築された設計環境
デジタルシミュレーションツールには、次のようなものがあります：
- VCS®：業界最高性能のデジタルシミュレータ
- テストベンチ品質保証:機能適格性評価システム
- VC Replay™：RTLシミュレーションデータを用いた早期電力解析
- Z01X 機能安全保証：IEC 61508および ISO 26262 準拠
- SaberRD および SaberESD：マルチドメインシミュレーション、プロトタイピング、およびハーネス設計
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