Synopsys präsentiert PrimeSim Continuum: Einheitliche Simulationsplattform für hyperkonvergentes IC-Design

Da Chip-Design immer komplexer wird, konvergieren diverse Komponenten und Technologien in hyperkonvergente integrierte Schaltungen (ICs). Diese Komplexität zu managen erfordert ein einzelnes, kohärentes Analyse-Framework. Synopsys begegnet diesem Bedarf mit PrimeSim Continuum, einem einheitlichen Schaltkreissimulations-Workflow, der sowohl Skalierung als auch Heterogenität moderner Speicher-, KI-, Automobil- und 5G-Chips adressiert.

Premiert auf der SNUG World International User Conference, bündelt PrimeSim Continuum vier Hochleistungs-Engines – PrimeSim SPICE, PrimeSim Pro, PrimeSim HSPICE und PrimeSim XA – in einer nahtlosen Umgebung. Die Plattform liefert umfassende Analyse, steigert Produktivität und vereinfacht Nutzung, als Eckpfeiler von Synopsys' Custom-Design-Suite.

Heutige Systems-on-Chip (SoCs) integrieren ein Spektrum an Komponenten – von großen, hochgeschwindigen eingebetteten Speichern und analogen Frontends bis zu komplexen I/O-Schaltungen bei 100+ Gbps Datenraten – alles innerhalb eines einzelnen Dies oder Packages. Diese Elemente, oft auf unterschiedlichen Prozessknoten gefertigt oder in 2.5D/3D-Konfigurationen gestapelt, fügen Design- und Verifikationskomplexität Schichten hinzu.

Fortschrittliche Technologieknoten verstärken Parasitics, Prozessvariabilität und Margenreduktion, was mehr Simulationen, längere Laufzeiten und höhere Präzision verlangt. Der resultierende Kosten- und Zeitaufwand kann Time-to-Market und Qualität behindern.

„Um dies anzugehen, brauchen Sie ein System von Simulations-Engines mit einheitlichem Workflow. Kein einzelner SPICE-Simulator bewältigt derzeit alles“, sagte Hany Elhak, Synopsys Group Director of Product Management. „PrimeSim Continuum meistert sowohl systemische als auch Skalierungskomplexität mit Sign-Off-Qualitäts-Engines, abgestimmt auf analog, Mixed-Signal, RF, Custom Digital und Memory Designs.“

Durch Nutzung next-gen SPICE- und FastSPICE-Architekturen und heterogener CPU/GPU-Computing optimiert PrimeSim Continuum Ressourcennutzung, verkürzt Simulationszeiten und senkt Kosten bei Goldstandard-Genauigkeit.

High-Bandwidth Memory: Eine Fallstudie

High-Bandwidth Memory (HBM) exemplifiziert den Bedarf an integrierter Simulation. HBM stapelt mehrere DRAM-Dies atop einem SoC in 3DIC oder SiP, verbunden durch Through-Silicon Vias (TSVs) und Microbumps auf einem Interposer. Verifikation muss das gesamte Speichersubsystem umspannen, multidimensionale Analyse auf Komponenten- und Subsystemebene durchführend.

Wichtige Simulationsanforderungen umfassen:

• Cross-Technology-Analyse (Logic, Analog, Memory, I/O)
• Mehrere Analysetypen (Analog, Digital, Mixed-Signal)
• Großskalige Subsystem- und Chip-Level-Modellierung
• Fortgeschrittene Reliability-Studien (elektrisch, thermisch, elektro-thermisch, temporal)
• Signalintegritätsbewertung
• Prozess- und strukturelle Variabilitätsanalyse

Mit schrumpfenden Knoten steigt das Simulationsvolumen sprunghaft, um Reliability- und Yield-Ziele zu erreichen, was präzises Signalintegritätsmodellieren über Interposer und robustes Handling elektro-thermischer Stresse und Parasitics verlangt.

Design Enablement verlangt somit Workflows, die Power, Performance, Area (PPA) und Kosten konvergieren.

„PrimeSim Continuum stellt einen revolutionären Durchbruch in Circuit-Simulation-Innovation mit heterogener Compute-Beschleunigung auf GPU/CPU dar und setzt eine neue Latte für EDA-Lösungen“, sagte Sassine Ghazi, Synopsys COO. „Unsere Kunden profitieren von Jahren F&E und partnerschaftsgetriebener Innovation, eingebaut in PrimeSim Continuums next-gen Technologien, komplementär zu unserer modernen Custom-Design-Plattform und Verification Continuum.“

Elhak hob Kioxia als Early Adopter hervor, wobei das Unternehmen Flash-Memory-Designs mit komplexen Systemen – Memory, Analog, Mixed-Signal, Custom Digital Blocks – integriert, die distincte Design- und Sign-Off-Technologien erfordern.

Shigeo (Jeff) Ohshima, Kioxias SSD Application Engineering Tech Executive, bemerkte: „Ein konvergenter Workflow um eine gemeinsame Circuit-Simulation-Lösung ist nötig, um unsere Time-to-Results- und Kostenziele zu erreichen. PrimeSim Continuums All-in-One-Lösung liefert Genauigkeit, Geschwindigkeit und Kapazität für unsere komplexen Designs. Die PrimeWave-Umgebung bietet einen einheitlichen Workflow über alle Simulationsdisziplinen, was nahtloses Sign-Off von Kioxias Memory-Designs ermöglicht. Effektive Kollaboration und Zugang zu next-gen Technologien sind fundamental für unsere Partnerschaft mit Synopsys.“

PrimeSim Pro für Performance-Beschleunigung

PrimeSim Pro, ein Kernbestandteil von PrimeSim Continuum, ist eine next-gen FastSPICE-Architektur, die schnelle, hochkapazitive Analyse für moderne DRAM- und Flash-Memory-Designs liefert. Die fortgesetzte Skalierung der Memory-Architektur hat zu größeren, komplexeren Designs geführt, die größere Simulationsleistung und Kapazität fordern.

Jung Yun Choi, Corporate Vice President des Memory Design Technology Teams bei Samsung Electronics, merkte an: „PrimeSim Pro kann bis zu 5× Performance-Beschleunigung auf unseren Full-Chip-Power-Delivery-Network-Designs liefern. Seine next-gen Architektur hält Schritt mit fortschrittlichen Memory-Kapazitäten und hilft uns, aggressive Time-to-Results-Ziele zu erreichen.“

NVIDIA-Partnerschaft

PrimeSim SPICEs next-gen Architektur nutzt NVIDIAs GPU-Technologie, um die für umfassende Analog- und RF-Analyse nötige Performance bei Sign-Off-Genauigkeit zu liefern.

Edward Lee, Vice President of Mixed-Signal Design bei NVIDIA, sagte: „Da moderne Compute-Workloads evolvieren, haben Größe und Komplexität analoger Designs die Kapazität traditioneller Simulatoren überschritten. NVIDIA GPUs ermöglichen PrimeSim SPICE, Circuit-Simulation zu beschleunigen, und reduzieren Sign-Off-Zeit analoger Blöcke von Tagen auf Stunden.“

Jaehong Park, Executive Vice President und Head of Foundry Design Platform Development bei Samsung Electronics, fügte hinzu: „Synopsys PrimeSim Continuums einheitlicher Workflow lieferte 10× Speed-up mit Golden-SPICE-Genauigkeit für unser kürzliches 56-Gbps-Ethernet-Design, verkürzte Verifikation von Tagen auf Stunden.“

Einheitlicher Workflow für Analyse und Sign-Off

PrimeSim Continuum integriert PrimeSim SPICE, PrimeSim Pro, PrimeSim HSPICE (Goldstandard für Foundation IP und Signal Integrity) und PrimeSim XA (FastSPICE für SRAM und Mixed-Signal-Verifikation). PrimeWave bietet eine konsistente, flexible Umgebung über alle Engines hinweg, optimiert Design-Setup, Analyse und Post-Processing für straffes Sign-Off-Erlebnis.