シノプシスは、集積回路シミュレーションフローで超収束ICに取り組みます

チップ設計がますます複雑になり、複数のコンポーネントとテクノロジーがハイパーコンバージェンス集積回路（IC）に統合されているため、システムを分析するための単一システムアプローチは、複雑さを単純化する論理的な方法になります。シノプシスは、集積回路シミュレーションワークフローであるPrimeSim Continuumを使用してこれに対処し、メモリ、人工知能（AI）、自動車、5Gアプリケーション向けの今日の異種アーキテクチャチップの複雑さと規模の両方に対処しています。

SNUGWorld国際ユーザー会議で発表されたPrimeSimContinuumは、PrimeSim SPICE、PrimeSim Pro、PrimeSim HSPICE、PrimeSimXAなどのシミュレーションエンジンで構成されるオールインワンソリューションです。この設計環境は、包括的な分析、生産性の向上、使いやすさを備えた、すべてのPrimeSimエンジンのシームレスなシミュレーションエクスペリエンスを提供します。これは、シノプシスのカスタム設計プラットフォームの基盤を形成します。

今日のハイパーコンバージェンスシステムオンチップ（SoC）は、同じダイまたはパッケージに統合された異種コンポーネントで構成されています。これらには、より大きく高速な組み込みメモリ、アナログフロントエンドデバイス、およびシステムインパッケージ設計の同じシリコンに接続されたDRAMスタックと100Gb以上のデータレートで通信する複雑なI / O回路が含まれる場合があります。アナログ、デジタル、ミックスドシグナルコンポーネントのこの多様なセットは、いくつかは異なるプロセスノード上に構築されており、2.5Dまたは3Dアーキテクチャを使用して垂直統合されている場合もあります。

これらの複雑な設計の検証に関連するこれらの課題は、高度なテクノロジーのプロセスノードが寄生の増加、プロセスの変動性、およびマージンの減少を示すために拡大します。これにより、より多くのシミュレーションがより長い実行時間でより高い精度で行われ、結果までの全体的な時間、結果の品質、および結果のコストに影響を与えます。

Synopsysの製品管理グループディレクターであるHanyElhakは、embedded.comに対して、次のように述べています。「これに対処するには、ワークフローが統一されたシミュレーションエンジンのシステムが必要です。現在、すべてを処理できるSPICEシミュレーターはありません。」彼は、IC設計のシステムの複雑さとスケールの複雑さの両方に対処する必要があると述べました。

これは、PrimeSimContinuumが取り組むことを意図していることです。アナログ、ミックスドシグナル、RF、カスタムデジタルメモリ設計用に調整されたサインオフ品質シミュレーションエンジンの統一されたワークフローにより、このようなハイパーコンバージェンス設計のシステムの複雑さに対処します。 PrimeSim Continuumは、次世代のSPICEおよびFastSPICEアーキテクチャとヘテロジニアスコンピューティングを使用して、CPUおよびGPUリソ​​ースの使用を最適化し、結果までの時間と結果のコストを改善します。

複雑な設計の回路シミュレーションのニーズの例として、3DICまたはSiP上のSoCと統合された大容量の3DスタックDRAMで構成される高帯域幅メモリ（HBM）の出現を考えてみてください。 3Dスタック同期DRAM（SDRAM）用の高速メモリインターフェイスを提供するHBMは、高性能データセンターおよびネットワークデバイスの高性能グラフィックアクセラレータ、AI ASIC、およびFPGAで使用されます。これらのメモリチップでは、複数のDRAMダイがメモリコントローラと垂直に積み重ねられ、すべてシリコン貫通ビア（TSV）とシリコンインターポーザ上のマイクロバンプによって相互接続されています。

設計者は、SiPに存在するメモリサブシステム全体を検証する必要があります。つまり、コンポーネントおよびサブシステムレベルで複雑な多次元分析を実行する必要があります。電力とパフォーマンスの目標を達成するために対処しなければならない新しい複雑さには、困難でより厳しい制約があります。回路シミュレーションツールは、以下をサポートできる必要があります：

• 複数のテクノロジーと複数のコンポーネント（ロジック、アナログ、メモリ、I / O）の分析
• さまざまなタイプの分析（アナログ、デジタル、ミックスドシグナル）
• サブシステムおよびチップレベルの分析のための大容量
• 高度な信頼性分析（電気、熱、電熱、時間）
• シグナルインテグリティ
• 変動性分析（プロセス、構造）

さらに、これらの設計が高度なテクノロジノードに拡張されるにつれて、設計の信頼性と歩留まり目標の達成を保証するためのシミュレーションが大幅に増加します。課題には、たとえば、インターポーザーを介して分析する必要があるシグナルインテグリティの測定が含まれます。大規模な製造に必要なチップの信頼性を高めるには、電熱ストレスやより大きな寄生容量などの問題に対処する必要があります。

設計の実現の観点から、これは、電力、パフォーマンス、面積（PPA）、およびコストの収束に最適化されたワークフローを必要とする多面的な課題を提示します。

Synopsysの最高執行責任者であるSassineGhazi氏は、次のように述べています。すべての設計セグメントのお客様は、最新のカスタム設計プラットフォームと検証コンティニュアムを補完するPrimeSim Continuum次世代テクノロジーとの長年にわたる研究開発投資、革新、および顧客コラボレーションの恩恵を受けることができます。」

Elhak氏は、キオクシアは、フラッシュメモリが非常に複雑なシステムであり、新しいソリューションのあらゆる側面を使用している早期アクセスの顧客の一例であると述べました。キオクシアのメモリ設計は、メモリ、アナログ、ミックスドシグナル、カスタムデジタルブロックで構成される複雑なシステムを統合しており、さまざまな設計とサインオフテクノロジーが必要です。

キオクシアのSSDアプリケーションエンジニアリングのテクノロジーエグゼクティブであるShigeo（Jeff）Ohshima氏は、次のように述べています。 SynopsysのPrimeSimContinuumsは、最高のSPICEテクノロジーとFastSPICEテクノロジーを統合したオールインワンソリューションであり、複雑な設計に精度、速度、容量を提供します。 PrimeWave設計環境は、すべてのシミュレーション分野に共通のワークフローを提供し、Kioxiaのメモリ設計のサインオフを可能にします。効果的なコラボレーションと次世代テクノロジーへのアクセスは、シノプシスとのパートナーシップの基本です。」

パフォーマンスを加速するためのPrimeSimPro

PrimeSimContinuumの一部であるSynopsysPrimeSim Proシミュレータは、最新のDRAMおよびフラッシュメモリ設計の高速かつ大容量の分析のための次世代FastSPICEアーキテクチャを表しています。

継続的なテクノロジーのスケーリングとDRAMアーキテクチャに関する革新により、より大規模で複雑なメモリ設計が必要になり、より高いシミュレーションパフォーマンスと容量が必要になりました。 SamsungElectronicsのメモリ設計技術チームのコーポレートバイスプレジデントであるJungYun Choiによると、 「当社の記録的なFastSPICEシミュレーターの次世代計画であるSynopsysPrimeSim Proは、フルチップの電力供給ネットワーク設計で最大5倍のパフォーマンス加速を実現できます。 PrimeSim Proの次世代アーキテクチャは、高度なメモリ設計の容量ニーズに対応し、結果を出すまでの積極的な目標を達成することができます。」

パートナーおよび顧客のNvidia

Synopsys PrimeSim SPICEシミュレータの次世代アーキテクチャは、NvidiaのGPUテクノロジーを使用して、サインオフ精度の要件を満たしながら、アナログおよびRF設計の包括的な分析を実行するために必要な大幅なパフォーマンスの向上を実現します。

「最新のコンピューティングワークロードが進化するにつれて、アナログ設計のサイズと複雑さは、従来の回路シミュレータの容量を超えています」と、Nvidiaのミックスドシグナル設計担当副社長であるEdwardLeeは述べています。 「NVIDIAGPUを使用すると、PrimeSim SPICEで回路シミュレーションを高速化し、特にアナログブロックのサインオフ時間を数日から数時間に最小限に抑えることができます。」

サムスン電子のエグゼクティブバイスプレジデント兼ファウンドリデザインプラットフォーム開発責任者であるジェホンパークは、次のように述べています。 「高度なシミュレーションエンジンの統合ワークフローを備えたSynopsysPrimeSim Continuumは、最近の56Gbitイーサネット設計でヘテロジニアスコンピューティングアクセラレーションを使用して、ゴールデンSPICE精度で10倍の速度を実現し、検証作業を数日から数時間に短縮しました。」

分析とサインオフのための統一されたワークフロー

PrimeSim Continuumソリューションは、PrimeSimSPICEおよびPrimeSimProを、ファンデーションIPおよびシグナルインテグリティのゴールドスタンダードサインオフリファレンスであるPrimeSim HSPICEシミュレーター、およびSRAMおよびミックスドシグナル検証用のFastSPICEテクノロジーであるPrimeSimXAシミュレーターと統合します。 PrimeWaveは、設計のセットアップ、分析、および後処理を最適化するすべてのPrimeSim Continuumエンジンにわたって一貫性のある柔軟な環境を提供することにより、シームレスなエクスペリエンスを提供します。