Barcelona新模拟IP: 硅验证可综合定制IP

由于消费和通信领域对模拟电路的需求日益增加，在过去5年中SoC对混合信号功能的需求一直处于上升态势，到2005年，65％以上的SoC将包含模拟部件。通信和消费设备(如移动电话、DVD播放机、高速网络、数码相机等)的普及，将迫使数字电路中加入模拟部分，成为一种前所未有的发展趋势。
Barcelona公司成立于1999年，是可综合全定制模拟电路的领先供应商，凭借其强有力的设计技术提供独特半导体模拟硅验证IP。Barcelona推出一种新模拟IP——硅验证可综合定制IP，该方案能为半导体公司提供灵活、高效、可升级的定制IP块，是近三十年来首次对模拟设计过程的极大改善。Barcelona新方案的构成包括提供友好界面和设计方案的PradoTM综合平台，以及插入Prado平台、可输出特定类型模拟电路的单功能或多功能半导体过程特定IP工具引擎。该工具可为设计者提供函数、布局和详细过程模型，实现高效、准确的合成定制模拟电路设计。MirTM是Barcelona首要的工具之一，可以产生时钟合成和相同逻辑的同步，对实现电路的时钟倍频和分频、减小抖动以及抑制倾斜有重要作用。Prado平台将基于方程的合成技术和简单用户界面结合在一起，自动完成设计步骤，可大大缩短开发周期。完全定制IP 引擎(如Miró, Prado)，能求解数千个参数、电路约束和分布条件，从而合成最佳模拟电路，并生成包括转化模型、数据表、网络链表和GDII等必要文档。
随着对模拟电路需求的增加，而模拟设计人员数量和实际生产力的低下，是整个行业面临的主要瓶颈。当半导体公司纷纷争夺其所需的模拟IP，对模拟电路需求的不断增加，许多公司的作法是，购买预先设计好的硬IP块或设计定制IP块。
硬模拟IP
有些半导体公司通过从其他厂商或知识产权公司购买其知识产权来获得模拟电路。这些硬IP都提前被设计好了，适用于大多数的电路设计。这个选择具有价格便宜、容易获得、风险小、不需要自己的模拟专家等优点。
然而，购买硬IP存在一些问题，不能满足新的工业对模拟电路的需求。最明显的，硬IP很少能满足特定要求，且不能改造，迫使半导体公司采用折中的方案，往往降低了芯片性能。例如，一个公司可能需要一个200MHz的锁相环路，但是只能找到300MHz的PLL，为了适应300MHz，时钟频率需要增加，从而使芯片浪费更多的功率，需要更昂贵的封装。简言之，硬IP有灵活性差、芯片性能的次优性、对模拟设计专家的依赖性强和开发周期长等缺点。

定制IP
当前，所有的模拟设计都遵守同样的过程，一个近三十年来几乎没有改变的过程。这种传统的模拟设计过程需要多次的反复来完成一个设计，而且，这种过程并不能产生最佳结果。设计者在确定了整体水平的需求后，便开始了这一反复性的工作。根据需求，他选择一个体系结构或布局作为开始点；然后，根据这一满足特定需求的结构体系或布局，选择元器件的规模和价值。为了做到这些，设计者为电路建立一个简单的数学模型，然后用仿真工具(如Spice)测试每个设计的性能列表。要找到一个满足要求的设计，往往需要反复地改变设计变量，任务非常困难。
为了加速此反复过程，设计者求助于计算机编程来确定设计变量。然而，由于问题的大小和很长的仿真时间与有些模拟模块有关，这一方法在减少设计时间方面并不十分成功。有经验的设计者构建高质量的解析模型，这使他们不仅获得较好的初始设计，而且能够洞悉规范如何折中，但这种专业技能来源于多年的实践经验。
定制IP实现了更接近用户的指定需求，但仍存在一些缺点，如非最佳性、灵活性差、开发周期长。

可综合定制IP：更完美的选择
Barcelona新技术使半导体公司能够生成针对特定应用的优化定制IP块，具有可升级性、灵活、高效等特点，该方案是三十年来首次对模拟设计过程的极大改善。
Barcelona的方案平台可以使设计者快速设计出符合要求的电路，其关键技术存在于方案之中，因此该方案使更多的设计人员和工程师受益。同时，也为半导体公司提供了一种可以满足以下各种要求的模拟IP：
用户化：Barcelona提供的定制电路可以满足用户的具体要求。
最优化：Barcelona的几何规划使设计电路实现可行性和达到最优化。
灵活性：允许对从概念到tapeout的每个具体步骤进行修改。
升级性：新的设计人员也能设计出极好的电路，允许利用多种芯片进行升级。
可靠性：系统输出验证后的硅设计(silicon-ready designs)。
快速性：使设计过程自动化，使设计者在几个小时或几天内即可获得可靠的电路设计。
具有以上特征的方案能为半导体公司的特定应用提供更优产品，而无需再折中设计从而降低性能。除此之外，还能解决公司高级和系统级工程设计人员紧缺的问题。
Barcelona设计系统是如何把一个几十年来一直需要花费几个月的设计过程变为只需几周甚至几天过程的呢？看起来好像魔法，但它的一切其实都是数学问题。Barcelona系统的引擎求解了一整套的方程，这些方程把性能特性和物理特性，比如晶体管尺寸、布局、联接等联系起来，考虑了一系列复杂的变量，包括所有的电压和温度条件、噪声情况、阻抗变化、电路特性以及过程特性。整个过程的关键是：Barcelona的解决方案同时考虑到所有这些不同的特性，从而建立一个精确而可靠的电路。
传统模拟电路设计过程的一个主要缺点是，设计者无法知道他们所设计的电路从应用角度来讲是否为最佳的，Barcelona的设计方案则可以很好地解决这一问题。■