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尖峰出擊，NanoSpice Giga在存儲(chǔ)器產(chǎn)品設(shè)計(jì)中強(qiáng)勢(shì)取代FastSPICE
2019-03-13
存儲(chǔ)芯片可謂IC產(chǎn)業(yè)的溫度計(jì)和風(fēng)向標(biāo)——2017年存儲(chǔ)芯片銷(xiāo)售額為1229.18 億美元，同比增長(zhǎng) 60.1%，占到全球半導(dǎo)體市場(chǎng)總值的30.1%，一舉超越向來(lái)占比最大的邏輯電路（1014.13 億美元）。其中尤以NAND Flash的應(yīng)用速度最快，短短10年內(nèi)市場(chǎng)規(guī)模從18億美元增長(zhǎng)到180億美元。2017年，NAND Flash市場(chǎng)收入創(chuàng)下超500億美元的記錄。 NAND Flash 主要應(yīng)用于智能手機(jī)、SSD、SD 卡等高端大容量產(chǎn)品，大批量生產(chǎn)帶來(lái)的成本壓縮使得NAND Flash迅速取代了HDD，特別是在客戶端應(yīng)用中。
從應(yīng)用場(chǎng)景來(lái)看，隨著5G、自動(dòng)駕駛、AI、云計(jì)算和物聯(lián)網(wǎng)等場(chǎng)景發(fā)展對(duì)存儲(chǔ)的需求大幅增加，閃存大廠會(huì)加快在存儲(chǔ)密度、堆疊技術(shù)等方面的迭代。從技術(shù)上來(lái)看，3D NAND Flash技術(shù)通過(guò)堆疊更多的層數(shù)增加容量擺脫了通過(guò)改進(jìn)芯片工藝提高容量的限制，兼顧容量、性能和可靠性，取代2D NAND Flash成為主流技術(shù)，也自2014年量產(chǎn)以來(lái)逐步發(fā)展為目前推進(jìn)的96層量產(chǎn)和預(yù)計(jì)2019年的128層量產(chǎn)。 3D架構(gòu)非常具有競(jìng)爭(zhēng)力，但同樣存在諸多技術(shù)缺陷，如周邊電路的I／O速度受限、外圍電路面積的增長(zhǎng)壓制存儲(chǔ)密度的提升，以及工藝流程變得越來(lái)越長(zhǎng)使得產(chǎn)品推向市場(chǎng)的時(shí)間加長(zhǎng)——這些給產(chǎn)品的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力帶來(lái)不小的負(fù)面影響。業(yè)界寄希望于技術(shù)上的進(jìn)一步向前，也愈發(fā)重視芯片設(shè)計(jì)過(guò)程中必不可少的EDA工具，尤其是電路仿真器。
要實(shí)現(xiàn)此類電路的精確仿真，第一只攔路虎就是選用什么類型的仿真器——由于電路的規(guī)模增大和復(fù)雜度提高，SPICE的精度有保證，但可以處理的電路規(guī)模有限，而且對(duì)于大規(guī)模電路的仿真速度慢得令人難以忍受，不能滿足設(shè)計(jì)需求；FastSPICE是一個(gè)折中方案，通過(guò)一系列的簡(jiǎn)化和加速技術(shù)去處理大規(guī)模電路的仿真，雖然一定程度上加快了仿真速度，卻犧牲了仿真精度。而隨著工藝節(jié)點(diǎn)的推進(jìn)和存儲(chǔ)器集成度的進(jìn)一步提升，仿真規(guī)模和精度的要求越來(lái)越高，現(xiàn)有的SPICE和FastSPICE均不能完全滿足先進(jìn)存儲(chǔ)器設(shè)計(jì)的所有仿真要求。
一家存儲(chǔ)器廠商在研發(fā)最新一代NAND存儲(chǔ)器產(chǎn)品的過(guò)程中就碰到了電路仿真的巨大挑戰(zhàn)，大型、復(fù)雜的芯片設(shè)計(jì)意味著只能棄用必須采用FastSPICE，但FastSPICE仿真器在精度和速度并重且首重精度要求的芯片產(chǎn)品設(shè)計(jì)仿真中無(wú)法勝任。 作為一個(gè)大廠，該廠商對(duì)仿真器的選型慎之又慎。一方面，大批量的生產(chǎn)不容有失，另一方面，市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)激烈，對(duì)下一代產(chǎn)品在質(zhì)量和開(kāi)發(fā)周期上都提出了較高的要求。然而，痛定思痛，現(xiàn)有FastSPICE仿真器在精度上的缺位及隨之而來(lái)的巨大產(chǎn)品風(fēng)險(xiǎn)實(shí)在不能再聽(tīng)之任之。
概倫電子最新產(chǎn)品，千兆級(jí)晶體管級(jí)仿真器NanoSpice Giga所標(biāo)榜的“高精度完美取代FastSPICE”正中該廠商的下懷。真的有這樣的仿真器，既能有FastSPICE的速度，又能有SPICE的精度嗎？魚(yú)和熊掌真的可以兼得嗎？這個(gè)巨大的誘惑讓該廠商對(duì)NanoSpice Giga進(jìn)行了試用和評(píng)估。
不負(fù)所望，NanoSpice Giga通過(guò)采用革命性的千兆級(jí)SPICE引擎在精度、速度和易用性上都充分滿足了對(duì)大規(guī)模存儲(chǔ)器設(shè)計(jì)高精度仿真時(shí)的關(guān)鍵需求，特別是首重精度的電流/功耗和高精度時(shí)序分析。 在速度上，NanoSpice Giga通過(guò)自主創(chuàng)新的基于大數(shù)據(jù)的并行仿真引擎處理十億以上單元的電路仿真，在不降低仿真精度的情況下實(shí)現(xiàn)高速電路仿真。這種加速在一些用例中尤為可貴：在精度要求相同的情況下，NanoSpice Giga比FastSpice平均有兩倍以上的加速；在易用性上，NanoSpice Giga可以直接替換現(xiàn)有的SPICE或FastSPICE仿真器，確保DC收斂且無(wú)需任何FastSPICE的復(fù)雜選項(xiàng)。對(duì)于首個(gè)遷移到NanoSPICE Giga的電路設(shè)計(jì)類型，實(shí)現(xiàn)在約兩周的時(shí)間內(nèi)就從原來(lái)的FastSPICE仿真器遷移到了NanoSPICE Giga。 可以說(shuō)，NanoSpice Giga將FastSPICE在速度方面的優(yōu)勢(shì)發(fā)揚(yáng)光大，又彌補(bǔ)了FastSPICE在精度方面的短板，并且可以方便地從FastSPICE無(wú)縫切換。對(duì)于用戶來(lái)說(shuō)，NanoSpice Giga足以革命性地取代FastSPICE用于全芯片晶體管級(jí)、高精度的漏電/功耗/時(shí)序/噪聲等的仿真和驗(yàn)證，提升signoff的精度和流片成功率。 該廠商在試用和評(píng)估后迅速地與概倫電子達(dá)成了合作，并已將NanoSpice Giga大量應(yīng)用在存儲(chǔ)器產(chǎn)品設(shè)計(jì)中，進(jìn)一步強(qiáng)化在市場(chǎng)上的既有優(yōu)勢(shì)，也降低了開(kāi)發(fā)尖端、差異化設(shè)計(jì)的風(fēng)險(xiǎn)。
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