Synopsys aborda ICs hiperconvergentes com fluxo de simulação de circuito unificado

Com o design do chip se tornando cada vez mais complexo com vários componentes e tecnologias se reunindo em circuitos integrados hiperconvergentes (ICs), uma abordagem de sistema único para analisar o sistema seria uma maneira lógica de simplificar a complexidade. A Synopsys está abordando isso com um fluxo de trabalho de simulação de circuito unificado, PrimeSim Continuum, para lidar com a complexidade e escala dos chips de arquitetura heterogênea de hoje para memória, inteligência artificial (IA), automotivo e aplicações 5G.

Lançado na conferência internacional de usuários SNUG World, PrimeSim Continuum é uma solução completa que consiste em motores de simulação, incluindo PrimeSim SPICE, PrimeSim Pro, PrimeSim HSPICE e PrimeSim XA. Este ambiente de design oferece uma experiência de simulação perfeita em torno de todos os motores PrimeSim com análise abrangente, produtividade aprimorada e facilidade de uso. Ele constitui a base da plataforma de design personalizado da Synopsys.

Os sistemas hiperconvergentes em chip (SoCs) de hoje consistem em componentes díspares integrados na mesma matriz ou embalagem. Isso pode incluir memórias incorporadas maiores e mais rápidas, dispositivos front-end analógicos e circuitos de E / S complexos que se comunicam a taxas de dados de 100 Gb + com a pilha DRAM conectada no mesmo pedaço de silício em um design de sistema em pacote. Este conjunto diversificado de componentes de sinais analógicos, digitais e mistos, alguns construídos em nós de processo diferentes e, possivelmente, também integrados verticalmente usando arquiteturas 2.5D ou 3D apresentam ainda mais complexidade.

Esses desafios associados à verificação desses projetos complexos escalam à medida que os nós de processo de tecnologia avançada apresentam parasitas aumentados, variabilidade de processo e margens reduzidas. Isso resulta em mais simulações com tempos de execução mais longos e maior precisão, afetando o tempo geral para os resultados, a qualidade dos resultados e o custo dos resultados.

Em declarações ao embedded.com, Hany Elhak, diretor do grupo de gerenciamento de produto da Synopsys, disse:“Para resolver isso, você precisa de um sistema de mecanismos de simulação com fluxo de trabalho unificado. Não há um simulador SPICE atualmente que pode lidar com tudo. ” Ele disse que é necessário lidar com a complexidade sistêmica e a complexidade de escala dos projetos de CI.

É isso que o PrimeSim Continuum pretende resolver. Ele aborda a complexidade sistêmica de tais designs hiperconvergentes com um fluxo de trabalho unificado de mecanismos de simulação de qualidade de aprovação ajustados para designs analógicos, de sinal misto, RF e de memória digital customizada. PrimeSim Continuum usa arquiteturas SPICE e FastSPICE de próxima geração e computação heterogênea para otimizar o uso de recursos de CPU e GPU e melhorar o tempo para resultados e o custo dos resultados.

Como um exemplo das necessidades de simulação de circuito de projetos complexos, considere o surgimento da memória de largura de banda alta (HBM) consistindo em uma grande DRAM empilhada em 3D integrada com o SoC em um 3DIC ou em um SiP. O HBM, que fornece uma interface de memória de alta velocidade para DRAM 3D síncrono empilhado (SDRAM), é usado com aceleradores gráficos de alto desempenho, AI ASICs e FPGAs em datacenters de alto desempenho e dispositivos de rede. Nestes chips de memória, múltiplos dies DRAM são empilhados verticalmente com um controlador de memória, todos interconectados por vias de silício (TSVs) e microbumps em um interposer de silício.

Os projetistas precisam verificar todo o subsistema de memória presente em um SiP, o que significa realizar análises multidimensionais complexas nos níveis de componente e subsistema. Existem restrições difíceis e mais rígidas com novas complexidades que devem ser abordadas para atingir as metas de potência e desempenho. As ferramentas de simulação de circuito precisam ser capazes de suportar:

• Análise de múltiplas tecnologias e múltiplos componentes (lógico, analógico, memória, I / O)
• Diferentes tipos de análises (analógicas, digitais, sinais mistos)
• Grandes capacidades para análise de subsistema e nível de chip
• Análises de confiabilidade avançada (elétrica, térmica, eletrotérmica, temporal)
• Integridade do sinal
• Análise de variabilidade (processo, estrutural)

Além disso, como esses projetos são dimensionados para nós de tecnologia avançada, há um aumento substancial nas simulações para garantir que o projeto seja confiável e atenda às metas de rendimento. Os desafios incluem a medição da integridade do sinal, por exemplo, que precisará ser analisada por meio do mediador. Questões como estresse eletrotérmico e parasitas maiores devem ser tratadas para promover a confiabilidade do chip que a fabricação em escala exigirá.

De uma perspectiva de capacitação de projeto, isso apresenta um desafio multidimensional que exige fluxos de trabalho otimizados para energia, desempenho, área (PPA) e convergência de custos.

Sassine Ghazi, diretor de operações da Synopsys, disse:“O PrimeSim Continuum representa um avanço revolucionário na inovação de simulação de circuito com aceleração de computação heterogênea em GPU / CPU, estabelecendo um novo padrão para soluções de EDA. Nossos clientes em todos os segmentos de design agora podem se beneficiar de anos de investimento em P&D, inovação e colaboração do cliente com as tecnologias de próxima geração PrimeSim Continuum que complementam nossa plataforma de design personalizado e Verification Continuum. ”

Elhak disse que o Kioxia é um exemplo de cliente de acesso antecipado que está usando todos os aspectos da nova solução, sendo a memória flash um sistema muito complexo. Os designs de memória Kioxia integram sistemas complexos que consistem em blocos de memória, analógico, de sinal misto e digital personalizado que requerem diferentes designs e tecnologias de aprovação.

Shigeo (Jeff) Ohshima, executivo de tecnologia para engenharia de aplicação de SSD na Kioxia, disse:“Um fluxo de trabalho convergente em torno de uma solução de simulação de circuito comum é necessário para cumprir nossas metas de tempo para resultados e custo dos resultados. O PrimeSim Continuums da Synopsys é uma solução completa que integra as melhores tecnologias SPICE e FastSPICE, proporcionando precisão, velocidade e capacidade para nossos projetos complexos. O ambiente de design PrimeWave fornece um fluxo de trabalho comum em todas as disciplinas de simulação, permitindo a aprovação dos designs de memória do Kioxia. Colaboração eficaz e acesso a tecnologias de próxima geração são fundamentais para nossa parceria com a Synopsys. ”

PrimeSim Pro para aceleração de desempenho

O simulador Synopsys PrimeSim Pro, uma parte do PrimeSim Continuum, representa uma arquitetura FastSPICE de próxima geração para análise rápida e de alta capacidade de designs modernos de memória DRAM e Flash.

O dimensionamento contínuo da tecnologia e as inovações em torno da arquitetura DRAM resultaram em projetos de memória maiores e mais complexos, exigindo maior desempenho e capacidade de simulação. De acordo com Jung Yun Choi, vice-presidente corporativo da equipe de tecnologia de design de memória da Samsung Electronics , disse, “Synopsys PrimeSim Pro, a próxima geração de nosso plano de simulador FastSPICE de registro, pode fornecer até 5X de aceleração de desempenho em nossos projetos de rede de fornecimento de energia de chip completo. A arquitetura de próxima geração do PrimeSim Pro pode acompanhar as necessidades de capacidade de nossos designs de memória avançados e nos permitir atender às nossas metas agressivas de tempo para resultados ”.

Nvidia, a parceira e cliente

A arquitetura de próxima geração do simulador Synopsys PrimeSim SPICE usa a tecnologia GPU da Nvidia para fornecer melhorias significativas de desempenho necessárias para realizar uma análise abrangente para design analógico e RF ao mesmo tempo em que atende aos requisitos de precisão de aprovação.

“Conforme as cargas de trabalho de computação moderna evoluem, o tamanho e a complexidade dos projetos analógicos foram além da capacidade dos simuladores de circuito tradicionais”, disse Edward Lee, vice-presidente de projeto de sinais mistos da Nvidia. “O uso de GPUs NVIDIA permite que o PrimeSim SPICE acelere a simulação do circuito, minimizando notavelmente o tempo de aprovação de blocos analógicos de dias para horas.”

“À medida que a complexidade do projeto aumenta com os nós de processo avançados, estamos comprometidos em apoiar nossos clientes mútuos com tecnologias de simulação inovadoras para reduzir os ciclos de verificação e análise”, disse Jaehong Park, vice-presidente executivo e chefe de desenvolvimento de plataforma de projeto de fundição da Samsung Electronics. “Synopsys PrimeSim Continuum com seu fluxo de trabalho unificado de motores de simulação avançados entregou 10X de velocidade com precisão SPICE de ouro usando aceleração de computação heterogênea em nosso recente design Ethernet de 56 Gbit, reduzindo os esforços de verificação de dias para horas.”

Fluxo de trabalho unificado para análise e aprovação

A solução PrimeSim Continuum integra PrimeSim SPICE e PrimeSim Pro com o simulador PrimeSim HSPICE, a referência de aprovação padrão para IP de base e integridade de sinal e o simulador PrimeSim XA, a tecnologia FastSPICE para SRAM e verificação de sinal misto. PrimeWave oferece uma experiência perfeita ao fornecer um ambiente consistente e flexível em todos os motores PrimeSim Continuum, otimizando a configuração, análise e pós-processamento do projeto.