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21世纪的混合信号仿真

有时候,当我在写一篇文章时,直到我完成了文章的主体部分,我才想到标题。其他时候——就像本专栏的情况一样——标题自己写出来,我所要做的就是充实后面的单词(我让它听起来比LOL简单)。

现在我读到标题,我在想“哇,兴致勃勃,纵情狂欢,我们已经走过了21世纪的四分之一。”我记得1975年夏天在英国高中毕业时的情景。那是一个罕见的夏天,我们有两个星期的晴天,天空没有一丝云(英国人仍然在敬畏和惊讶地讲述那两个星期的故事)。在我们中的一些人去上大学,另一些人去找工作之前的“空闲时间”,我们在当地的公园里见面,一起踢足球,谈论生命、宇宙和一切。

我们讨论过的一件事是,从25年——四分之一个世纪——到2000年。那将比我们活着的时间多七年。那感觉就像过了一辈子。我们都43岁了。我无法想象老态龙钟是什么感觉。然后,突然间,我们开始戴上派对帽。我想我一定昏过去了一段时间,因为千年虫(我们过去常这样称呼它)现在出现在我生活的后视镜里,几乎是25年前的事了。

在公园里那段宁静的日子里,我记得的另一件事是,我们中的一个人——我们叫他“豆子”,原因我已经想不起来了——告诉我们,他已经签约在皇家海军服役,为期20年。我们简直无法理解这个消息。我们刚刚从一个讨厌穿制服的地方逃了出来,而他自愿把自己放逐到一个穿制服是常态的世界里。更令人震惊的是,他要被关20年,比我们活着的时间还长2年。当时,在我们其他人看来,比恩注定要犯一个巨大的错误。

后来我听说比恩在38岁的时候退休了,当时他是女王陛下的一艘战舰的指挥官,这意味着他的退休金是不容小觑的。除此之外,这意味着在我写下这些文字时,Bean已经退休27年了(除非他感到无聊,开始做其他事情)。仔细想想,这真是一种有趣的老生活。

正如我偶尔提到的,我的职业是数字硬件设计工程师。你知道自己在数码领域的地位。如果你知道我的意思,模拟就更“摇摇晃晃”了。举个例子,当我们数字工程师运行一个逻辑模拟器时,如果模拟的输出不是我们期望的,我们不会抱怨命运,因为我们可以合理地相信问题出在我们的电路和/或我们的刺激中。相比之下,根据我的经验,如果模拟身体不喜欢他们在运行时看到的东西他们的模拟,他们只是简单地调整模拟器并再次运行,他们继续这样做,直到模拟器显示他们想要看到的内容并告诉他们想要听到的内容。你可能认为这是我编出来的,但是我知道我知道的,我看到了我看到的,这就是我要说的(通灵)阿甘).

如果数字技术和模拟技术的人们能各行其道,只在节日的时候偷偷见面,生活就会变得简单——嗯,更简单。问题是,虽然我们现在生活在数字时代,但现实世界固执地继续着它的模拟方式。在这种情况下,模拟是指声音、光、压力和温度等随时间变化的连续信号。我们使用术语“混合信号”来描述模拟世界和数字世界碰撞的环境。(是的,我现在想到的当然是1951年的美国科幻灾难片当世界碰撞特艺彩色。他们不再拍那样的电影了(谢天谢地)。

混合信号的最简单的例子——一个我们都能想到的例子——是在现实世界中获取一个模拟信号,在模拟域中执行某种调节,将信号通过模数转换器(ADC),并将结果输入到像微控制器这样的数字处理器中进行数字信号处理(DSP)。最终,产生的信号将通过数字-模拟转换器(DAC)返回给我们,之后它可能会在模拟域中经历一些额外的调节,然后才被允许返回模拟世界自由漫游。(我很高兴地说我从来没有看过1966年的英国剧情片生而自由——我不是那种人——所以现在我可怜的老脑袋里满是它的旋律,这似乎有点不公平)。

也许是最简单的混合信号场景(图片来源:西门子)

当然,在现实世界的设计中,事情会变得复杂得多,特别是当模拟和数字功能组合在单个半导体设备(如片上系统(SoC))和/或在单个封装(如SiP)中时。

我记得在20世纪80年代和90年代的黑暗时代,我曾在混合信号模拟环境中工作过。在那些日子里,我们使用像a/D(发音为“小‘a’,大‘D’),a/D和a/D(发音为“大‘a’,小‘D’”)这样的术语。今天,通过比较,在以模拟为中心的设计和一些数字的情况下,我相信这个小时的暗语是使用术语模拟顶部AoT而以数字为中心、带有一些模拟的设计,在当时的俗语中被称为Digital-on-Top (DoT)。说到这里,我意识到我不确定AoT和DoT的名称是否也暗示了一个领域,它隐喻地“坐在上面”,并向外部世界展示自己。但我们离题了……

我们在早期的混合信号模拟中遇到了各种各样的问题。与今天的引擎相比,我们的计算机平台的计算能力微乎其微。我们的用户界面很热情,但在很大程度上仍然无效。我们必须手动实现任何A-to-D和D-to-A接口元素。我们成功的唯一原因是,在那个遥远的时代,设计比我们今天看到的设计要小得多,简单得多。

问题是,这不是一个孤立的问题。根据IBS研究,目前85%的SoC设计开始在某种程度上是混合信号。就像在西门子他说:“下一代汽车、成像、物联网、5G、计算和存储应用正在推动对下一代soc中更大模拟和混合信号内容的强劲需求。混合信号电路越来越普遍——无论是在5G大规模mimo无线电中集成模拟信号链与数字前端(DFE),雷达系统中的数字rf采样数据转换器,将模拟像素读出电路与数字图像信号处理相结合的图像传感器,还是使用先进的混合信号电路为数据中心计算资源提供更多数据以交付PAM4信号。对于这些和其他高度先进的应用,混合信号电路可以实现更低的功率、面积和成本,同时提供不断提高的性能数据。”

几年前,西门子公司的男男女女介绍了他们的交响混合信号平台这是数字模拟器未知的,并利用他们的铸造认证的模拟FastSPICE (AFS)模拟器来处理问题的摆动部分。最近(就在几周前写这篇文章的时候),西门子的伙计们发布了Symphony Pro,我们可以把它看作是“类固醇上的交响乐”。

《Symphony Pro》就像《Symphony on Steroids》
(图片来源:西门子)

采用西门子EDA Questa逻辑模拟器与AFS携手工作,这一下一代解决方案扩展了西门子Symphony平台的强大混合信号验证功能,以支持新的和先进的Accellera标准化的验证方法,具有强大、全面和直观的可视化调试驾驶舱。

简而言之,我们在这里谈论的是对混合信号设计的高级数字中心验证方法的支持;全面支持实数建模(RNM),其中模拟电路的行为表示为信号流模型,支持混合信号覆盖和断言,支持低功耗混合信号验证,以及跨整个混合信号设计层次的无缝调试体验。

除了我的兴趣项目,我自己已经不再做任何真正的设计工作了(我只是说过去我穿年轻人的衣服时有多困难)。我能说的是,如果我被要求创建当今令人难以置信的混合信号设计之一,我会认真考虑Symphony Pro。然而,这并不完全是关于我的(它应该是,但它不是)——那么,你对这一切有什么看法?

关于“21世纪混合信号仿真”的2个思考

  1. 麦克斯,帮帮我吧
    最大的问题是许多电视新闻读者、网站和印刷出版物的编辑没有接受过正确的英语语法和用法的教育。包括“高中毕业”在内的各种各样的笑话已经失控。说“我高中毕业了”是正确的,但这是一场失败的战斗。

    1. 我羞愧地低下头——我要狠狠地惩罚自己(我会尽量不太严厉)——唯一的可取之处是每个人都明白我的意思(除了那些不明白的人,但他们不算)。

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