Synopsys、PrimeSim Continuum発表：ハイパーコンバージドIC設計向け統合シミュレーションプラットフォーム

チップ設計がますます複雑化し、多様なコンポーネントと技術がハイパーコンバージェントな集積回路（IC）に融合する中、この複雑性を管理するには単一の統合分析フレームワークが必要です。Synopsysは、現代のメモリ、AI、自動車、5Gチップの規模と異質性の両方に対応する統合回路シミュレーションワークフロー「PrimeSim Continuum」でこのニーズに応えます。

SNUG World国際ユーザー会議で初公開されたPrimeSim Continuumは、PrimeSim SPICE、PrimeSim Pro、PrimeSim HSPICE、PrimeSim XAの4つの高性能エンジンを単一のシームレスな環境にバンドルします。このプラットフォームは包括的な分析を提供し、生産性を向上させ、使いやすさを簡素化し、Synopsysのカスタム設計スイートの基石を形成します。

今日のシステムオンチップ（SoC）は、大容量高速埋め込みメモリ、アナログフロントエンド、100Gbps以上のデータレートで動作する複雑なI/O回路など、単一ダイまたはパッケージ内に多様なコンポーネントを統合しています。これらの要素は、異なるプロセスノードで製造されたり、2.5D/3D構成でスタックされたりすることが多く、設計と検証の複雑さに層を追加しています。

先進技術ノードは寄生成分、プロセス変動、マージン縮小を増幅し、より多くのシミュレーション、より長いランタイム、より高い精度を要求します。その結果としてのコストと時間のオーバーヘッドは、タイムツーマーケットと品質を阻害する可能性があります。

「これを解決するには、統一ワークフローを持つシミュレーションエンジンシステムが必要です。現在、単一のSPICEシミュレータですべてを処理できるものはありません」と、SynopsysプロダクトマネジメントグループディレクターHany Elhak氏は述べています。「PrimeSim Continuumは、アナログ、ミックスドシグナル、RF、カスタムデジタル、メモリ設計向けに調整されたサインオフ品質エンジンで、システミックかつスケールの複雑性の両方に対処します。」

次世代SPICEとFastSPICEアーキテクチャおよびヘテロジニアスCPU/GPUコンピューティングを活用し、PrimeSim Continuumはリソース使用を最適化し、シミュレーション時間を短縮し、コストを削減しながらゴールドスタンダードの精度を維持します。

高帯域幅メモリ：ケーススタディ

高帯域幅メモリ（HBM）は統合シミュレーションの必要性を示す好例です。HBMは、複数のDRAMダイをTSV（シリコン貫通ビア）とインターポーザ上のマイクロバンプで接続し、3DICまたはSiPでSoC上にスタックします。検証はメモリサブシステム全体にわたり、コンポーネントとサブシステムレベルの両方で多次元解析を実行する必要があります。

主要なシミュレーション要件には以下が含まれます：

• クロステクノロジー解析（ロジック、アナログ、メモリ、I/O）
• 複数の解析タイプ（アナログ、デジタル、ミックスドシグナル）
• 大規模サブシステムとチップレベルモデリング
• 高度な信頼性スタディ（電気的、熱的、電気熱的、時間的）
• 信号品質評価
• プロセスと構造変動解析

ノードが縮小するにつれ、信頼性と歩留まり目標を達成するためにシミュレーション量が急増し、インターポーザ間の精密な信号品質モデリングと、電気熱ストレスと寄生成分の堅牢な処理が要求されます。

設計イネーブルメントは、電力、性能、面積（PPA）、コスト目標を収束させるワークフローを要求します。

「PrimeSim Continuumは、GPU/CPUでのヘテロジニアスコンピュート加速により、回路シミュレーションイノベーションにおける画期的なブレークスルーを表し、EDAソリューションの新たな基準を設定します」と、Synopsys COOのSassine Ghazi氏は述べています。「お客様は、PrimeSim Continuumの次世代テクノロジーに組み込まれた数年のR&Dとパートナーシップ主導のイノベーションの恩恵を受け、モダンなカスタム設計プラットフォームとVerification Continuumを補完します。」

Elhak氏はKioxiaを初期採用者として挙げ、同社のフラッシュメモリ設計がメモリ、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といった複雑なシステムを統合し、異なる設計とサインオフ技術を必要とすることを指摘しました。

KioxiaのSSDアプリケーションエンジニアリングテックエグゼクティブShigeo（Jeff）Ohshima氏は、「共通回路シミュレーションソリューションを中心とした統合ワークフローが、タイムツーリザルトとコスト目標達成に必要です。PrimeSim Continuumのオールインワンソリューションは、複雑な設計に精度、速度、容量を提供します。PrimeWave環境はすべてのシミュレーション分野で統一ワークフローを提供し、Kioxiaのメモリ設計のシームレスなサインオフを可能にします。効果的な協力と次世代テクノロジーへのアクセスは、Synopsysとのパートナーシップの基盤です。」と述べています。

性能加速のためのPrimeSim Pro

PrimeSim ContinuumのコアコンポーネントであるPrimeSim Proは、現代のDRAMとFlashメモリ設計向けに高速・大容量解析を提供する次世代FastSPICEアーキテクチャです。メモリアーキテクチャの継続的なスケーリングにより、より大規模で複雑な設計が生まれ、より高いシミュレーション性能と容量が求められています。

Samsung Electronicsのメモリ設計技術チーム担当コーポレートバイスプレジデントJung Yun Choi氏は、「PrimeSim Proはフルチップ電力供給ネットワーク設計で最大5倍の性能加速を提供できます。その次世代アーキテクチャは先進メモリ容量に対応し、アグレッシブなタイムツーリザルト目標達成を支援します。」と述べています。

NVIDIAとのパートナーシップ

PrimeSim SPICEの次世代アーキテクチャは、NVIDIAのGPUテクノロジーを活用し、サインオフ精度を維持しながら包括的なアナログとRF解析に必要な性能を提供します。

NVIDIAのミックスドシグナル設計担当バイスプレジデントEdward Lee氏は、「現代のコンピュートワークロードの進化に伴い、アナログ設計のサイズと複雑性は従来のシミュレータの容量を超えています。NVIDIA GPUによりPrimeSim SPICEが回路シミュレーションを加速し、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短縮します。」と語っています。

Samsung Electronicsのファウンドリ設計プラットフォーム開発担当エグゼクティブバイスプレジデント兼責任者Jaehong Park氏は、「Synopsys PrimeSim Continuumの統合ワークフローにより、ゴールデンSPICE精度で10倍の高速化を達成し、最近の56Gbps Ethernet設計の検証を数日から数時間に短縮しました。」と付け加えました。

解析とサインオフのための統一ワークフロー

PrimeSim Continuumは、PrimeSim SPICE、PrimeSim Pro、PrimeSim HSPICE（ファンデーションIPと信号品質のゴールドスタンダード）、PrimeSim XA（SRAMとミックスドシグナル検証用FastSPICE）を統合します。PrimeWaveはすべてのエンジンで一貫した柔軟な環境を提供し、設計セットアップ、解析、後処理を最適化して合理化されたサインオフ体験を実現します。