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정의
회로 시뮬레이션 이는 다양한 소프트웨어 알고리즘을 사용하여 전자 회로의 모델을 생성하고 분석함으로써, 회로의 동작 및 성능을 예측하고 검증하는 과정입니다. 전자 회로, 특히 집적회로(IC)의 제작은 비용이 많이 들고 시간이 오래 걸리기 때문에, 제작 전에 회로 시뮬레이터를 사용하여 회로의 동작 및 성능을 검증하는 것이 더 빠르고 비용 효율적입니다.
정확도와 성능/처리 능력의 스펙트럼 전반에 걸쳐 다양한 요구 사항을 충족시키는 여러 종류의 회로 시뮬레이터가 있습니다. 이 스펙트럼의 한쪽 끝에는 전자 회로를 정밀하게 표현하여 계산하는 아날로그 시뮬레이터가 있습니다. 이 시뮬레이터는 높은 정확도를 제공하며, 주로 소규모 회로를 시뮬레이션하는 데 사용됩니다. 스펙트럼의 반대쪽 끝에는 전자 회로의 기능적 표현을 사용하는 디지털 시뮬레이터가 있으며, 이는 일반적으로 하드웨어 설명 언어(HDL)를 통해 기술됩니다. 이 시뮬레이터는 최고의 성능과 용량을 제공하지만, 정확도는 상대적으로 낮습니다. 디지털 시뮬레이터는 주로 초대형 회로를 시뮬레이션하는 데 사용됩니다.
~의 종류 회로 시뮬레이션
회로 시뮬레이션 에는 아날로그, 디지털, 혼합 모드의 세 가지 기본 유형이 있습니다.
아날로그 시뮬레이션 회로 시뮬레이션 은높은 정확도를 달성하기 위해 전자 회로의 매우 정밀한 모델(즉, 표현)을 사용합니다. 이 모델에는 회로 내 다양한 전자 소자에 대한 비선형, 선형 및 보다 단순한 표 기반 표현이 포함됩니다. 아날로그 시뮬레이션은 다양한 모드로 실행될 수 있습니다. 여기에는 AC(주파수 영역), DC(비선형 정지 상태) 및 과도(시간 영역)가 포함됩니다. 모든 아날로그 시뮬레이터는 이러한 다양한 모드에서 전자 회로의 동작을 수학적으로 분석하기 위한 알고리즘을 사용합니다. 이들 모두는 전자 회로의 성능을 예측하기 위해 행렬을 계산한다는 공통된 특성을 가지고 있습니다. 신호는 지속적으로 변화하는 값으로 전파됩니다.
아날로그 회로 시뮬레이터에는 SPICE와 FastSPICE라는 두 가지 주요 유형이 있습니다. SPICE 시뮬레이터는 전자 소자의 매우 정확한 비선형 및 선형 모델을 사용하여 회로의 동작을 분석합니다. SPICE 시뮬레이터는 포워드 오일러(Forward Euler), 백워드 오일러(Backward Euler), 뉴턴-랩슨(Newton-Raphson)과 같은 다양한 적분 방법과 행렬 분해 기법을 활용하여, 시뮬레이션 대상 기간 내의 모든 개별 시점에서 전체 회로(즉, 수학적 표현)의 응답을 계산합니다.
반면, FastSPICE 시뮬레이터는 전자 소자를 더 단순한 테이블 모델로 표현하여 회로 동작을 분석합니다. 이 시뮬레이터는 정교한 알고리즘을 활용하여 회로의 복잡성을 줄이고 다양한 기준에 따라 회로를 분할함으로써, 본질적으로 더 단순하고 모듈화된 회로 표현을 생성합니다. 그런 다음 이 표현을 관심 대상인 시뮬레이션 기간 내의 특정 시점에서 선택적으로 평가하는데, 이 과정을 통해 시뮬레이션의 성능과 처리 능력이 크게 향상됩니다. FastSPICE 시뮬레이터는 시뮬레이션 정확도와 성능 간의 상충 관계를 적절히 조정할 수 있도록 다양한 시뮬레이션 조정 기능을 제공합니다.
디지털 시뮬레이션 회로 시뮬레이션 은전자 회로의 더 단순한 모델을 사용합니다. 이러한 모델은 일반적으로 HDL을 사용하여 생성됩니다. 디지털 시뮬레이션에서는 지속적으로 변화하는 신호를 전파하는 대신, 몇 가지 이산 전압 레벨(주로 논리 0과 논리 1)이 전파됩니다. 이러한 신호를 전파하는 방법은 회로를 통과하는 논리 레벨의 전파 지연에 대해 다양한 수준의 정확도를 보입니다. 이러한 시뮬레이션 방식을 사용하면 아날로그 시뮬레이션에 비해 훨씬 더 큰 규모의 회로를 더 짧은 시간 내에, 더 적은 연산 자원을 사용하여 시뮬레이션할 수 있습니다.
혼합 모드 시뮬레이션( 회로 시뮬레이션 )은아날로그 및 디지털 시뮬레이션 기법을 결합한 것입니다. 회로는 두 영역으로 분할되어 회로의 각 부분에 적합한 수준의 분석 세부 사항을 지원합니다. 아날로그 분석에는 아날로그 시뮬레이터(SPICE 및 FastSPICE)가 사용되며, 디지털 분석에는 디지털 시뮬레이터가 사용됩니다. 이 시뮬레이션 방법을 사용하면 아날로그 시뮬레이션에 비해 훨씬 더 큰 규모의 회로를 더 짧은 시간 내에, 더 적은 연산 자원으로 시뮬레이션할 수 있습니다.
| 시뮬레이션 유형 | 주요 특징 | 대표적인 사용 사례 | 정확도 | 성능 / 용량 |
| 아날로그 (SPICE) | 상세한 비선형 모델 | 소형 아날로그/RF 회로, 신호 충실도 | 매우 높음 | 낮음 |
| FastSPICE | 단순화된 모델, 모듈식 분석 | SRAM, 맞춤형 디지털, DRAM | 보통 | 중간~높음 |
| 디지털 | HDL, 논리 레벨 (0/1) | SoC, 프로세서, 논리 검증 | 아래로 | 매우 높음 |
| 혼합 모드 | 아날로그와 디지털을 결합 | AMS 설계, 혼합 신호 SoC | 균형 잡힌 | 균형 잡힌 |
의 이점 회로 시뮬레이션
회로 시뮬레이션 전자 회로의 동작에 대한 비판적인 관점을 제시합니다. 전자 회로, 특히 집적회로(IC)를 제작하는 데 드는 비용과 시간을 고려할 때, 제조에 앞서 시뮬레이션( 회로 시뮬레이션 )을 통해 회로의 동작과 성능을 검증하는 것이 훨씬 더 실용적입니다.
검증의 구체적인 분야로는 다음이 포함됩니다:
- 메모리 성능.메모리 장치의 읽기 및 쓰기 접근 시간과 지연 시간은 해당 메모리 내부의 비트 셀과 읽기/쓰기 경로의 아날로그 회로 시뮬레이션 로 구성됩니다.
- 디지털 시뮬레이션의 전반적인 정확도. 디지털회로 시뮬레이터는 논리 레벨 1과 논리 레벨 0의 전압 전파를 모델링합니다. 아날로그 회로 시뮬레이션 는 회로가 이러한 전압 레벨 간에 전환되는 데 걸리는 시간을 파악하는 데 사용됩니다. 이는 디지털 회로 시뮬레이터의 전반적인 정확도를 결정하는 기초가 됩니다.
- 잡음 및 크로스톡.아날로그 회로 시뮬레이션을 통해 이러한 기생 효과에 대한 상세한 회로 수준 분석을 바탕으로, 잡음 및 크로스톡에 대한 고수준모델이 개발되었다.
- 고주파 및 고전력 회로의 최적화.이러한 유형의 회로는 그 동작 특성과 성능 기준을 파악하기 위해 상세한 연속 시간 분석을 거쳐야 합니다. 아날로그 회로 시뮬레이션 는 이러한 중요한 분석 기능을 제공합니다.
복잡한 디지털 회로(예: 코어 프로세서 및 AI 가속기)의 전반적인 성능과 동작은 디지털 회로 시뮬레이션 를 통해 검증됩니다.
회로 시뮬레이션 그리고 Synopsys
Synopsys 다양한 사용 사례와 회로 유형에 맞춰 폭넓은 아날로그 및 디지털 회로 시뮬레이션 솔루션을 제공합니다.
아날로그 시뮬레이션 도구에는 다음이 포함됩니다:
- PrimeSim Continuum:Synopsys SPICE 및 FastSPICE 시뮬레이터의 통합 워크플로우
- PrimeSim HSPICE:SPICE 시뮬레이션의 표준
- PrimeSim XA: SRAM 및 맞춤형 디지털 설계를 대상으로 하는 업계 최고의 FastSPICE 시뮬레이터
- PrimeSim SPICE: 아날로그, RF 및 SerDes 설계를 대상으로 하는 업계 최고 성능의 SPICE 시뮬레이터
- PrimeSim 장점: DRAM 및 플래시 설계를 대상으로 하는 업계 최고의 FastSPICE 시뮬레이터
- PrimeSim 맞춤형 오류시뮬레이터:전체 칩 기능 안전성, 테스트 커버리지 분석 및 실리콘 고장 분석을 목표로 하는 고성능 아날로그 오류 시뮬레이터
- PrimeWave 설계 환경: 포괄적인 분석 기능, 향상된 생산성 및 사용 편의성을 제공하는 새롭게 구축된 설계 환경
디지털 시뮬레이션 도구에는 다음이 포함됩니다:
- VCS®: 업계 최고 성능의 디지털 시뮬레이터
- 테스트벤치 품질 보증: 기능적 적격성 평가 시스템
- VC Replay™: RTL 시뮬레이션 데이터를 활용한 초기 전력 분석
- Z01X 기능 안전성 보증: IEC 61508 및 ISO 26262 규격 준수
- SaberRD 및 SaberESD:다중 도메인 시뮬레이션, 프로토타이핑 및 하네스 설계
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소개 Synopsys Long-Horizon AgentEngineer™ 솔루션 및 Autopilot™ 플랫폼: 자율 엔지니어링 실리콘에서 시스템까지
