MVSIMを用いたVCSネイティブ・ローパワー・シミュレーション 

高精度で包括的なローパワー・シミュレーション  

概要
ローパワー設計手法の導入が急速に拡大し、ASICおよびSoCでモバイル機器、サーバー、ネットワークなど最近のエレクトロニクス製品に必要とされる高度なパワー・マネージメントをサポートできるようになっています。 先進のローパワー技術では、消費電力を詳細に管理するためにパワーゲーティング、リテンション、低電圧スタンバイ、Dynamic Voltage Scaling(DVS)などの洗練された電圧制御手法を採用しています。 デザインはパワー・ドメインごとに分割され、1つまたは複数のローパワー設計技術によって個別に制御されます。 ますます厳しくなる消費電力の要件により、多電源を使うことが必須となっています。 ローパワー設計には普通、複数のモードがあり、それぞれのモードが1つまたは複数のパワー・ステートと相関しています。 ローパワー設計の包括的な検証では、すべての電圧状態の検証だけでなく、一つの動作モードから別のモードに移る際の特定の電圧遷移とそのシーケンスの検証が必要となります。 非常に複雑なシナリオのたった一つのバグがシリコンの機能不良を引き起こすことさえあります。

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ローパワー設計のシミュレーションの課題
電圧が一定であるという前提のもとに設計のシミュレーションを行うのではもはや不十分です。 低電圧スタンバイの状態になる場合やDVSモードを使う場合など、最近の多くの設計では動作中に電圧が変化するため、 シグナル値とタイミングを正確に把握するには、シミュレーションが電圧レベルを理解することが必要です。 電圧状態の遷移は、電圧とそのロジックに与える影響のダイナミックな特性を理解する必要があります。出力結果は、入力だけでなく、これらの値の電圧レベルも考慮した関数となります。 従来の(”always on”の)シミュレーションでは結果が不正確になり、バグが見落とされてシリコンの機能に影響を与えかねません。

さらに、多電圧設計には、多電源レールとは異なる電圧で動作する設計パーツが存在します。 従来のシミュレータは、異なる電源の電圧と何がそれを駆動しているかの関係を理解する機能をもたないので、シミュレーションで検出できなかった不具合がシリコン上の不具合につながる可能性があります。

ローパワー設計でのパワーオン・リセットは、先にパワーアップしたドメインが次のドメインのパワーアップを補助する、という具合に、厳密に定義された順序でパワー・ドメインをオンにします。 ローパワー設計を完全に検証するには、パワーオン・リセットが起こっている間の電圧遷移と依存関係を理解する必要があります。

VCSとMVSIMネイティブ・ローパワー("NLP")モード
MVSIMはVCS®と共に働き、インプリメンテーション・フローに先立つRTLなど、UPFで定義されたパワー・ネットワークを完全に理解することにより、電圧レベルを考慮したシミュレーションをネイティブに実行します。 これにより、パワー・マネージメントのための高度な電圧制御手法を用いたデザインの正しい動作を総合的に検証し、致命的な問題を引き起こす可能性があるローパワーのバグを設計工程の非常に早い段階で捕捉できます。

主な機能と利点
  • パワーゲーティングやリテンションなどの高度なローパワー手法を用いた設計を高精度にシミュレーションすることにより、ローパワーのバグを早期に捕捉
  • 電圧レベルを考慮したシミュレーションにより低電圧スタンバイやDVSを使った設計を正確に検証
  • マルチレール・マクロをモデル化し、正しくシミュレーションする構造により、多電源設計のバグ検出率を向上
  • デザイン解析とローパワー設計意図に基づく組み込みの自動アサーションにより、未発見のバグ残存のリスクを軽減し、検証の生産性を向上
  • カバレッジ結果の自動トラッキングとレポートにより、検証の進行状況をモニタすることが可能
  • 実績ある、業界標準のローパワー設計フォーマットであるIEEE 1801-2009 [Unified Power Format(UPF)]をサポート

VCSネイティブ・ローパワー・フロー
VCSとMVSIMは、同じVerilogまたはVHDLのRTLまたはゲートレベルのネットリスト表現を標準フローとして検証対象にし、同じテストベンチを標準フローとして使用できます(これにより、ローパワー・チェックが強化されました)。 ただし、ネイティブ・ローパワー・フローでは、設計およびテストベンチと共にVCSにロードされるUPF形式のファイルでローパワー設計意図を指定する必要があります。 MVSIMとVCSを共に使うことにより、UPFを読み取り、そこに定義されたパワー・ネットワーク全体をモデル化し、ローパワー・ポリシーと電圧イベントを正確に理解できます。 ネイティブ・ローパワー・モードのVCSは、多電圧チェックに関連するすべての違反のエラー/警告レポートとログ・ファイルを出力します (一方MVSIM単体は、VCSおよびサードパーティ・シミュレータ向けのレガシPLIフローを引き続きサポートします)。

図1: ローパワー・シミュレーション・フロー
図1: ローパワー・シミュレーション・フロー

VCS NLPの独自性
  • 電圧レベルを考慮したシミュレーションにより、複数の電圧が同時に変化するときのバグや電圧投入/切断時の不適切な動作に起因するバグを検出できます。 電圧レベルを考慮することにより、ローパワー設計の複雑なパワーオン・リセット・プロトコルを検証できます。
  • 低電圧スタンバイやDVSなどの電圧制御手法を用いて包括的な検証を行い、電圧を考慮したシミュレーションでしか行えない電圧値を把握します。
  • 異なるパワー・ドメインと電源電圧を相関づける機能をもち、多電源設計の正確なシミュレーションを可能にします。
  • 長年にわたるローパワー検証の専門技術をベースとした組み込みの自動アサーションがVCSネイティブ・ローパワー・フローで透過的にサポートされます。 設計意図とローパワー意図に基づき、様々なローパワー・アサーションが生成され、複雑なバグの特定に役立ちます。 手作業では誤り易く、時間のかかるアサーション生成を、この自動生成機能が補完します。

結論
高度なローパワー設計手法の採用が急速に拡大しています。 多電源電圧設計には、すべての電圧制御手法に対応した包括的な検証が必要です。 MVSIM を用いたVCSネイティブ・ローパワー・シミュレーションは、電圧値を理解し、すべての電圧状態、遷移、シーケンスをカバーする、電圧変動を考慮したシミュレーションを実現します。 VCSとMVSIMの併用は、業界をリードするシステム企業や半導体企業に広く採用されている実績があります。



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