Будущее аналогового проектирования с помощью инструментов EDA

Несмотря на стремительный рост числа инструментов для разработки аналоговых, смешанных и радиочастотных устройств, которое в последнее время ежегодно увеличивается на двузначную величину, развитие этого сектора не успевает за обширным спектром инструментов для цифрового проектирования.

Один из ключевых факторов, стоящих за прогрессом в автоматизации цифрового проектирования — использование абстрактных представлений стандартизированных электронных компонентов для синтеза и моделирования дизайна.

Такой подход хотя и является рутинным в цифровом проектировании, представляет значительные трудности в аналоговом секторе из-за природы аналоговых сигналов, которые не поддаются простому двоичному представлению. Это не только обеспечивает более широкую гибкость проектирования, но и создает более высокую степень аналитической сложности.

Разработка методов эффективного абстрагирования аналоговых технологий проектирования остается сложной задачей в индустрии EDA. Уникальный и несколько загадочный аспект аналогового проектирования, в значительной степени зависящий от опыта и творческого подхода инженеров к созданию индивидуальных схем с небольшим количеством стандартизированных компонентов, усложняет путь к автоматизации.

Этот специализированный набор навыков включает в себя глубокое понимание принципов проектирования, аналитических требований и эмпирических стратегий для поиска компромиссов при проектировании.

Руководитель отдела продуктов, маркетинга и развития бизнеса в сфере аналоговых и смешанных сигналов в компании, занимающейся электронным проектированием, подчеркивает растущее осознание преимуществ применения нисходящей цифровой методологии в аналоговом проектировании. Он отмечает фундаментальное изменение в подходе к использованию цифровых методов верификации для функциональной проверки аналоговых и смешанных сигнальных конструкций.

Директор по исследованиям в области электронного проектирования также предвидит будущее, в котором инструменты для аналогового проектирования будут все больше напоминать те, что используются в цифровом проектировании.

Это мнение основывается на убеждении, что увеличивающаяся интеграция аналоговых компонентов в современные электронные устройства сделает нецелесообразным продолжение обширного ручного проектирования.

Она подчеркивает, что неизбежно инструменты аналогового проектирования будут развиваться, чтобы более тесно соответствовать инструментам цифрового проектирования, учитывая растущую сложность аналоговых компонентов в современной электронике.

Признаки движения вперед

Развитие аналоговых симуляторов крайне важно, поскольку они играют ключевую роль в определении характеристик стандартных библиотек ячеек, неотъемлемых для разработки новых микросхем.

Особое внимание уделяется матричному решателю, важнейшему элементу аналогового симулятора, используемому для моделирования больших схем. В него интегрируются инновационные алгоритмы, направленные на расширение возможностей решения матриц и обеспечение их распараллеливания. Эти улучшения обещают значительно сократить время выполнения моделирования, представляя собой значительный шаг вперед в эффективности и возможностях симуляции цепей.

Разработчики аналоговых микросхем, ключевые пользователи инструментов EDA, оптимистично относятся к развитию этих технологий. Директор по продуктам известной компании в области аналоговых устройств утверждает, что EDA-инструменты предлагают возможность достигать результатов лабораторного качества при виртуальном проектировании аналоговых устройств, хотя и отмечает, что для этого необходимы значительные вычислительные мощности и время на моделирование.

В ответ на эти вызовы, его компания сфокусировалась на цифровизации ключевых инженерных данных, включая технические документации, чтобы улучшить и расширить свою стратегию EDA, используя веб-инструменты, интерактивный контент и комплексные системные проекты как фундаментальные элементы их подхода к выходу на рынок.

Роль машинного обучения в будущих разработках

Обсуждение проблем и потенциальных решений в аналоговом проектировании включает в себя роль машинного обучения (ML). Исследователь в области электронного проектирования указывает на то, что в сфере цифрового проектирования растущие размеры и сложность проектов требуют более интенсивного использования автоматизации, тенденция, которая усугубляется ограниченным числом специалистов по аналоговому проектированию и сроками.

Алгоритмы машинного обучения, по её мнению, могут играть ключевую роль в внедрении новых возможностей для автоматизации методологий аналогового проектирования, открывая новые пути для инноваций в этой области.

Специалист в области EDA поддерживает это мнение, считая, что машинное обучение может оказать значительное влияние на аналоговые инструменты EDA. Он отмечает, что область применения аналогового проектирования расширяется за пределы традиционных конструкций и включает такие сферы, как искусственный интеллект, который более точно отражает аналоговые процессы человеческого мозга.

Он подчеркивает, что огромные объемы данных, генерируемых при аналоговом моделировании, предоставляют идеальные условия для развития ML и предполагает, что машинное обучение может преобразовать эти данные в полезные сведения, повышая тем самым эффективность разработчиков и открывая новые возможности для автоматизации в аналоговом проектировании.

Машинное обучение (ML) обещает радикально преобразовать сферу аналогового проектирования, применяя данные не только о самой конструкции, но и о вариабельности физических атрибутов для создания моделей, способных предсказывать изменчивость конструкции. Использование ML в анализе вариабельности конструкции может значительно уменьшить необходимость в экстенсивном моделировании, потенциально сокращая его на три порядка по сравнению с традиционными методами.

Центральная роль аналога в архитектуре системы на кристалле

Несмотря на то, что цифровые схемы доминируют в вычислительных возможностях современных микросхем, аналоговые схемы выполняют незаменимую функцию в успешном функционировании систем на кристалле (SoC). Примером служит система синхронизации в SoC, базирующаяся на фазовой петле, что подчеркивает жизненно важную роль аналоговых и смешанных сигналов в общей системе.

Исследователь в области электронного проектирования выделяет, что последние достижения в автоматизации проектирования аналоговых электронных устройств (EDA) сосредоточены на улучшении моделирования и анализа паразитных эффектов, критически важных для аналоговых схем.

Инструменты, например, mPower от Siemens EDA, демонстрируют прогресс в разработке инструментов анализа и оптимизации, необходимых для успешного аналогового проектирования. Однако подчеркивается, что эти разработки являются лишь частью более обширного будущего автоматизации аналогового проектирования.