借助ANSYS技术实现‘向左移位’

作者:John LeeJacob Avidan合著

2017年,为了能充分发挥ANSYS电源完整性及可靠性解决方案的优势,同时也为了借助Synopsys实现方案创建一体化流程,为稳健的设计优化提供支持,ANSYS与Synopsys®结成合作伙伴。自2018年Synopsys发布Red Hawk Analysis Fusion以来,客户对其所带来的生产力和设计质量提升普遍反响积极,认为该平台有助于推动进一步创新 。我们特邀ANSYS的副总裁兼半导体事业部总经理John Lee以及Synopsys验核产品高级副总裁Jacob Avidan齐聚一堂,发表他们对协作的成果以及ANSYS与Synopsys之间协作关系如何有助于应对新兴技术带来的挑战的看法。

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John Lee and Jacob Avidan

问题:能否与我们分享您眼中的行业趋势?

John Lee:对于相当数量的细分市场而言,2018年都是非常成功的一年。5G、人工智能(AI)、高性能计算乃至汽车市场的优势都很突出。我们预计它们在2019年将成为重点行业发展的推动力。

Jacob Avidan:我赞同。去年,我们看到了半导体创新的高速发展,这一强劲势头会进一步延续到2019年。尤其在AI/机器学习领域增长迅猛。5G以及游戏和工业领域的增强现实/虚拟现实的发展,正在创造极富前景的新机遇。例如,自动化技术的发展将提高对可靠性的需求。当然,其他传统领域也表现不俗,例如移动、数据中心和高性能计算等。

问题:您认为会存在哪些新兴技术趋势?

JL: 从业务角度出发,我们正在帮助解决的是与7nm和更先进工艺节点的电源和可靠性、超低压工 作、高级封装中多物理场可靠性问题相关的重大趋势和挑战,如3DIC等。

JA:此外,向5/3nm和更高级工艺节点过渡以及实现相关工艺节点的低压动力和良率稳定性,对客户来说已成为一次大的飞跃和学习过程。在电源轨分析方面,越来越多的公司将设计鲁棒性和可靠性放在重点关注的位置,尤其是在较低工艺节点上。电源完整性问题越来越成为事前关注的规划焦点,避免事后亡羊补牢。由于更多企业现在致力于探索3DIC设计,因而这方面问题就变得更为严峻。

问题:在这些新兴技术中,存在哪些较难解决的固有设计难题?

JL:根据我们广大客户群总体反映的一系列关切点,这些问题包括:

  • 电迁移/电源完整性(EM/IR)认证— 这方面的难度可与时序认证等量齐观。
  • FinFET散热与可靠性问题。
  • 工艺可变性。
  • 时序收敛。
  • 裕度管理。
  • 7nm工艺节点上的电源网络设计挑战:
    • 与16nm相比,网格复杂性增长5倍。电源网格节点数超过10亿个。
    • 500mV超低压计算下的裕度极其微小,存在很大的变数。
    • 为了提高在硅片上获得所需Fmax(最大频 率)的签核通过率,进一步扩大了电源噪声场景覆盖面。

JA:在设计周期结束时才解决EM/IR导致的设计难题不再可行。在设计流程最开始的时候,就需要精心考虑在其中构建针对EM/IR的需求。要求‘向左移位’,以将正确的方法推入流程。我们最近宣布推出的Fusion Compiler就是该版本非常大的一部分。为模块设计人员充分赋权让他们不仅能分析问题,而且还能在进行全芯片集成之前,在设计周期中尽早在模块层面解决问题,而这种做法已取得了非常显著的生产力优势。

“在工程层面与ANSYS、客户和代工厂合作一直都是振奋人心的旅程,而本次合作已带来重大创新和卓著的客户成果。”

问题:RedHawk Analysis Fusion如何解决这些重大难题的一部分?

JL: 在物理设计流程中尽早启用RedHawk Analysis Fusion,同时通过使用ANSYS业界标准的电源完整性与可靠性分析功能,可帮助设计人员提升5倍的工作效率,并在签核过程中实现更快速的收敛, 从而取得更理想的成效。在内部设计阶段使用验收质量解决方案,有助于尽早发现设计问题,尽早予以解决。具体而言,创新布局、时钟树综合和后布线IR驱动型优化策略,已帮助用户不仅减少了手工劳动,而且还通过IR恢复最大限度提高设计稳健性。最近,在某大型图形处理器设计上,设计人员使用RedHawk Analysis Fusion消除了95%的IR压降违规。

JA:RedHawk Analysis Fusion提供的设计内电源轨流,可帮助物理设计工程团队在后台轻松运行RedHawk引擎,并自动将验收质量结果交付回IC Compiler™ II,以便纠正。这样有助于提高决策质量,尽早达成功耗、性能和面积目标。此外,热可靠性也是FinFET设计的一个关键考量点。通过在设计内分析自热机制, 物理设计工程师能开展热感知EM检查,从而尽早分析和纠正可靠性问题。

问题:ANSYS与Synopsys的关系目前发展如何?

JL: 借助RedHawk-SC,我们在满足高级工艺节点的需求方面取得了令人振奋的进展和喜人的发展势头。RedHawk-SC构建在ANSYS SeaScape基础之上,堪称全球首款专为电子系统设计和仿真而精心研发的定制设计型大数据架构。所有ANSYS的7nm客户都将使用RedHawk-SC实现电源完整性签核并收获良好反响。现在RedHawk Analysis Fusion也能用它实现设计内IC Compiler II的优化。

JA:很了不起!随着我们不断部署我们最新的Fusion设计平台,我们的客户也振奋不已,期待运用流程中整合的EM/IR功能取得更为优异的成果。

问题:能否分享一下部分客户对此次缔结合作伙伴关系的看法?

JA:客户对我们此次合作带来的优势反响积极,主要体现在两方面:首先是设计内电源轨分析的易用性,这可帮助物理设计模块的设计师能尽早启动IR分析工作,进而避免后期发生意外。其次,最至关重要的地方就是由IR驱动的优化机遇,这使得我们可为客户提供业界验收质量的数据,如从布局一开始就实现全面的自动化。正如前面所提到的,客户反响非常积极正面。我们期待看到他们不断取得成功并愿意为之做出贡献。

在工程层面与ANSYS、客户和代工厂合作一直都是振奋人心的旅程,而本次合作已带来重大创新和卓著的客户成果。

JL:我同意。我们已经亲自见证了通过这次通力的合作,双方都为客户带来了好处,既推动加快了研发进程,又为实现最理想的设计稳健性构建了可扩展的模式。实际上,我们的客户已将这层关系提升到了前所未有的高度。他们不仅在推进落实新的举措,同时还与我们紧密合作,共同在相邻应用上进一步收获合作成果。

问题:有什么需要总结的吗?

JL: 更高程度的技术创新机遇无穷无尽,但我们已建立起令人振奋的通畅渠道。请继续关注我们!

JA: 我们期待能够一如既往地推进我们的协同合作伙伴关系,研发出创新解决方案,造福我们的客户!

本文最初发表在Synopsys出版的《设计师文摘 (Designer Digest)》上。

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