在混合信号设计的竞争世界中，项目延迟对盈利能力是致命的。设计周期很短，市场变化非常快，这给了任何公司一个竞争优势，设法加快其设计过程。在半导体技术学术研究中心(STARC)，我们的任务是找到一种方法，将设计时间减半，并为我们的支持公司消除昂贵的转轴。万博1manbetx我们已经通过新的系统级设计流程实现了这一目标。
我们的系统级设计流程(我们称之为STARCAD-AMS)从在Simulink中快速和广泛的行为建模开始万博1manbetx®。一旦我们有一个在系统级工作的设计，我们就会从我们的Simulink模型生成C代码并将其导入Cadence万博1manbetx®艺术大师®，使用AMS Designer进行模拟。我们使用C代码来验证电路级设计的正确性。我们使用sigma-delta模数转换器(ADC)设计对我们的STARCAD-AMS流程进行了基准测试。我们的结果表明，设计时间减少了一半。
关于STARC
STARC是日本主要半导体公司共同成立的研究财团。该财团的使命是通过促进尖端技术和工艺的研究和开发，加强日本半导体产业。STARC与其成员公司、政府和学术界合作，以提高设计生产率，促进半导体行业的增长。
混合信号设计挑战
组合单个芯片上的模拟和数字组件会在严格模拟或严格数字设备的设计中创造了不遇到的挑战。首先，必须将整体系统设计划分为模拟和数字部件。大多数公司依赖工程师的主观判断，而不是基于实际实施限制，目标和切实度量的基础决策。其次，系统级和电路级设计人员使用的不同设计环境妨碍两组之间的协作。第三，要了解和减轻模拟组件的布局效果，必须使用诸如香料等语言模拟整个设计。电路级模拟需要太长，无法实际测试新的设计理念或考虑什么情况。
没有解决这些挑战的后果昂贵。对我们会员公司的调查显示，平均而言，需要三个次函数来完成新型的混合信号设计。除了每次抢劫的财务成本外，由此产生的延误可以使设计过时甚至发货。
STARCAD-AMS设计流程
在项目的第一阶段，我们专注于使用布局工具、SPICE和其他电路级模拟器来改进模拟设计过程。尽管我们减少了20%的设计时间，许多错误仍然没有被发现，直到后布局验证。这些错误迫使我们修改最初的设计，并重做许多已经完成的工作。
要提前识别错误，我们将焦点从原理图转向布局设计。然后，我们在设计时额外减少了50％。之后，我们需要将我们的重点转移到系统级设计，以获得更有效的混合信号设计。在比较各种系统级设计工具之后，我们选择了Matlab®和仿真软万博1manbetx件。我们知道，有了MATLAB和Simulink，我们可以进行万博1manbetx快速的模拟。从Simulink模型生成的代码可以与C万博1manbetxadence和我们的电路级设计流程集成——这是一个关键要求。另外，很多STARC成员公司已经在使用MATLAB和Simulink，他们也推荐我们使用它们。万博1manbetx
在STARCAD-AMS流程中，我们在Simulink中对设备的模拟和数字部分进行联合设计和建模，然后运行系统级仿真，分析设计方案在各种运行条件下的行为和性能。万博1manbetx例如，我们研究了信号带宽和电源信号变化对信噪比的影响。我们还评估组件变化的影响;例如，我们确定运放和比较器参数如何影响整体系统性能。理解诸如此类的复杂系统关系对于优化设计至关重要。通过使用Simul万博1manbetxink而不是电路级的模拟器，我们可以在之前完成一个模拟所需的时间内完成数百个模拟。
一旦我们在Simulink中验证了设计的行为，我们使用Simulink编码器从模型生成C代码万博1manbetx™和嵌入式编码器™。我们将C代码导入Cadence Virtuoso，并使用AMS Designer在电路级模型中模拟它。通过将Simulink仿真万博1manbetx结果与AMS Designer仿真结果进行比较，我们验证了电路级模型。对于设计的数字部分，我们首先验证每个组件，然后是组件组，最后，整个系统。对于模拟零件，验证以模拟组件组开头。然后，设计过程继续进入我们在Starcad-AMS发育的早期阶段建立的电路级流量。
STARCAD-AMS工作流促进了设计划分，因为它能够从系统模型快速过渡到寄存器传输级别(RTL)设计、逻辑综合和网络列表。从网络表，工程师可以估计电路的面积和功率需求，并作出明智的决定最佳划分。
除了模拟和数字组件建模，我们使用Simulink创建测试工作台。万博1manbetx在这个用例中，由Simulink生成的C代码用于在电路级仿真中驱动输入信号。万博1manbetx
设计Sigma-Delta模数转换器：一个案例研究
为了测试新的工作流程，我们将其应用到一个三阶sigma-delta ADC的设计中。在Simulink中使用积分器、增益和滤波块以及传递函数块和MATLAB函数块对调制器和抽取滤波器进行建万博1manbetx模(图1)。完整的设计包括大约200个模拟元素和200个数字门。
在建模和模拟初始设计之后，我们使用MATLAB脚本来编程方式调整模型中的系统参数。接下来，我们从模型中生成C代码，并将代码导入AMS Designer（图2）。
图2。万博1manbetxSimulink模型组件(上)用来为AMS Designer组件生成C代码(下)。信号块用于产生测试信号来刺激模型中的其他块。
我们使用相同的输入信号在AMS Designer中运行仿真，并将AMS Designer的输出与Simulink的输出进行比较，以验证AMS Designer的实现(图3)。万博1manbetx
图3. Simulink（Top）中的输出波形和AMS De万博1manbetxsigner（底部）显示几乎相同的结果。
使用Starcad-AMS模拟数字代号流量，我们的目标是在2013年3月底将设计时间减少一半。三阶ADC从系统设计中占据了三个工程天，以便布局验证。当使用Verilog的另一个团队设计了相同的系统时®-AMS，这项工作需要工程师6天的时间。我们估计，仅使用电路级设计和仿真工具，同样的设计可能需要两个月的时间。
持续的发展
我们向我们的会员公司展示了Starcad-AMS。这些公司的工程师将使用更复杂的混合信号设计的新流程，例如Deserializers（Serdes），锁相环（PLL）和数字预失真（DPD）设备。我们继续改进Starcad-AMS，并计划将整个过程从系统级设计中进一步自动化到原理图和掩码数据。
