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[導讀]日前,TI(德州儀器)發佈了Cadence設計系統公司的PSpice仿真器的新型定製版本。21ic中國電子網受邀參加此次發佈的線上溝通交流會,揭祕PSpice for TI的與眾不同。

集成電路的日新月異,社會和產業對芯片的重視程度不可往日而語。集成電路中EDA和電路仿真軟件是重要組成一環,工欲善其事必先利其器,設計再精心的集成電路離開了仿真軟件效率就會大打折扣。

Cadence作為老牌EDA和仿真軟件,與Synopsys、Mentor並稱為“EDA三巨頭”。日前,TI(德州儀器)發佈了Cadence設計系統公司的PSpice仿真器的新型定製版本。21ic中國電子網受邀參加此次發佈的線上溝通交流會,揭祕PSpice for TI的與眾不同。

專為TI設計的仿真軟件

仿真軟件技術擁有諸多優點,幾乎成為電子工程師的必修課。究其原因,主要在於仿真軟件可以讓工程師快速驗證設計電路的缺陷進而在虛擬界面直接修改設計,另一方面,完備的器件庫可以在採購前可以快速測試各個器件的性能。

SPICE(Simulation program with integrated circuit emphasis)軟件誕生於1972年,起初這個仿真器軟件是利用FORTRAN語言開發而成,而後SPICE成為了一個開放式標準。

而PSpice(全名Allegro PSpice System Designer)則緣起於1984年,自此不斷添加許多重要特性,包括高級分析功能、模型編輯和創建功能。Cadence OrCAD 系列和渠道合作伙伴業務開發產品管理總監Kishore Karnane告訴記者,多年來Cadence持續提高性能和融合度,而PSpice for TI是其在悠久歷史中的最新功能。

“由於PSpice的成熟和擴展功能,被行業一致認為是最精確的基於SPICE的模擬器之一。大多數IC製造商都提供SPICE模型以便快速開始仿真,另一方面製造商也使用PSpice驗證其SPICE模型”,Kishore Karnane如是介紹。

現如今,PSpice已廣泛用於汽車、醫療保健、工業、電源管理、消費者等領域,雖然PSpice主要是用於板級仿真,但同時這一模擬器也能與Cadence-virtuoso、Allegro、OrCAD PCB設計及流程緊密集成,從而使得客户能夠實現從芯片到封裝再到板級的集成的開發環境。

根據他的介紹,PSpice的商業版本支持從數學函數到行為建模再到systemC、Matlab、Simulink模型等多個域的仿真模型,如今PSpice的商業版本已經擁有來自各個IC製造商的34000多款仿真模型,因此客户可以輕鬆升級到高級建模功能以及分析功能,這些功能可以幫助他們降低設計成本提高可靠性、良率以及產量。

本次發佈的PSpice for TI正如其名,是基於PSpice最新版本17.4專門為TI器件定製的特別版本。此前TI也曾多次強調整體器件性能,與普通版本的PSpice不同,全新定製版更加註重TI現有產品庫的相關性能,無需客户手動更新便可直接調用TI相關器件。

PSpice和TI器件是雙向升級的。一方面,正因為PSpice for TI的基礎版本是PSpice的最新版本,意味着設計者在軟件上的初步設計可以很好地兼容Cadence的所有其他工具。而從Cadence的角度來講,在升級PSpice版本時,也會同步升級TI專用工具的版本。另一方面,在TI官方庫有所升級時,新產品的模型及相關更新也會同步至PSpice for TI的模型庫之中。

需要注意的是,要與PSpice for TI與PSpice商業版進行區別,前者屬於針對TI器件模型庫的免費版,包含5700種產品的內置模型庫;後者則是擁有PSpice全系列功能的全功能版本,包含現有所有IC香港神州集運的元器件庫。正因為PSpice for TI是免費版,因此可以廣泛應用在教育領域、公司設計、工程師之間。

執着仿真軟件的背後

事實上,仿真軟件設計擁有成本節約的獨特“魔力”。具體來説,利用仿真軟件可以快速佈局、自動優化方案、刪減多餘器件種類數量等,對於整體方案來説,性能和成本哪個都不妥協。

而從調試方面來説,PSpice for TI使設計人員能夠在原型設計之前全面驗證系統級設計,從而降低電路錯誤的風險。高級功能包括自動測量和後處理,以及蒙特卡洛和最壞情況分析。只需單擊幾下,工程師即可藉助這些功能在各類工作條件和器件容差範圍內全面驗證其設計。此外,同步庫更新可將最新TI模型自動交付到工具中,無需手動導入。

上文也有提到PSpice for TI是基於最新版本的PSpice,因此在PSpice for TI中完成對模擬設計的驗證後,用户可在PSpice Designer商業版本中打開設計,然後將設計轉移到如OrCAD/Allegro PCB Designer等其他Cadence印刷電路板(PCB)工具,無需重新創建他們的示意圖。

對於工程師來説,EMI/EMC、信噪比、可靠性一直來説對於工程師是塊難啃的硬骨頭。從功能上來説,Cadence可在PSpice for TI中執行SNR分析和進行EMI仿真。不過需要注意的是,EMC需要實驗室測試,PSpice的商業版本提供了可靠性和諸如煙霧分析等可靠性分析功能。

根據Cadence的介紹,PSpice全功能版本還有幾點不同,一個是應力測試,可幫助客户提前瞭解到整個設計中最主要的應力需要提高的點在哪裏;二是可支持用户的定製版本,通過這樣客户可以更好的瞭解對於輸入輸出等仿真特性的要求;三是可通過數據手冊上的器件性能自行創建器件模型導入仿真;四是高級仿真功能和高級蒙特卡洛分析功能。

為什麼一定要使用Cadence的PSpice Designer?TI方面認為,Cadence擁有諸多優勢,行業認可度、客熟悉度、泛用性上均擁有深遠的影響力。另外,TI還看到Cadence的PCB和佈局工具在行業的廣泛應用,這簡化了從仿真、原型到佈局的過渡。

德州儀器(TI)Tucson線性放大器產品線負責人John well則為記者解釋TI為何如此執着仿真軟件這項技術。他表示,仿真程序數十年來一直是工程師的“好幫手”,為設計解決硬件問題,實際上每一位設計工程師也都將SPICE作為設計過程的一部分。SPICE仿真具有三個重要優勢:

1、器件評價:通過SPICE仿真客户可在實際器件或電路應用前測量產品在特定應用中的性能。

2、設計驗證:構建物理原型之前,系統設計師和工程師可在仿真電路板或SPICE模型上測試系統各類條件下運行情況,諸如整個系統不同温度和器件容差下的性能。

3、設計調試:當設計系統與理想不一致時,可以通過仿真幫助解決設計中遇到的問題或漏洞。

事實上,留給設計師的設計時間越來越少,縮短設計時間、加速上市成為了現在行業的流行趨勢。因此,工程師迫切需要仿真工具測試新的設計概念、加速產品開發、證明法規遵從性。“我們也發現,工程師期望擁有更高級的仿真工具,以幫助客户加速進展,無需等待原件PCB或實驗設備運行高級分析,從而減少設計中電路錯誤的風險”,John well如是説。

“TI之所以對仿真保持熱情併成為追求的目標和策略,是因為希望為客户提供設計週期每個階段的最佳設計資源”,PSpice for TI是就是這樣一款基於廣受青睞的PSpice仿真器的企業級工具。

TI的生態圈逐漸完善

通過佈局仿真軟件,TI的生態圖逐漸完善,包括從器件到後服務的全生命週期服務。具體包括電源器件、TI.com、設計軟件、仿真模擬、TI E2E™技術支持等。

“TI的目標和策略是提供更佳的設計工具和資源,以在設計過程每個階段為客户提供幫助。多年以來TI一直在踐行此目標——從提供幫助工程師學習新技能的大量教學材料和視頻,到在頭腦風暴階段幫助客户的參考設計和零件選擇工具,再到提供幫助工程師進行原型和仿真的軟件工具和計算器。”

通過德州儀器(TI)線性電源低壓 LDO 產品線主管Ian Williams的演示,PSpice for TI的上手非常簡單,且不説工程師對於PSpice的熟悉度,界面中不僅直接包含相關培訓視頻,還可憑藉TI E2E論壇在線直接解答。這便充分體現了完整生態和後服務的重要性。

此前,21ic中國電子網也多次報道TI在企業社會責任的貢獻。值得一提的是,PSpice for TI為基礎的開發課程也在“”TI大學合作教育和下一代工程師培訓”藍圖之中,並將繼續讓學生和老師使用這款工具。

不過,熟悉TI的一定聽説過WEBENCH Tool這一款軟件,實際上這一軟件與PSpice for TI是有一定區別的。

WEBENCH Tool是幫助客户設計時非常好的出發點,通過WEBENCH Tool可以快速的得到電路結構以及初始器件值。客户可以將這個設計以及初始器件值帶入到PSpice for TI進行更復雜更高性能的仿真,比如設計在針對不同的器件容差和不同温度範圍內的表現特性。

所以,簡單來説WEBENCH Tool可以作為開始的選項,之後憑藉PSpice for TI進行更高級的仿真。WEBENCH Tool主要偏重在電源設計方面,PSpice for TI工具則不僅可以覆蓋電源方面還可以覆蓋模擬信號鏈產品。

記者認為,生態逐漸完善的TI,正在將電源設計推向另一個維度,即整體生態的全生命週期設計。一方面,器件越來越完善,提供整套方案所需的器件可為用户提供最為堅固穩定、成本集約的優勢;另一方面,軟件生態和技術後服務的完整生態,為工程師和設計師提供了完整不可比擬的設計鏈,而這種設計鏈不僅可以向內兼容,還可以向外兼容(Cadence-virtuoso、Allegro、OrCAD PCB)。在講究生態現如今,TI所建設的生態園正在逐漸盛開。

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