引 言

在科技迅猛發(fā)展的當(dāng)下，數(shù)據(jù)已然成為驅(qū)動(dòng)各行業(yè)進(jìn)步的核心要素。從日常生活中的智能手機(jī)、電腦，到工業(yè)生產(chǎn)里的自動(dòng)化設(shè)備，再到前沿的人工智能與大數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，海量數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)與高效管理需求與日俱增。存儲(chǔ)器，作為數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的關(guān)鍵載體，其重要性不言而喻。不同類(lèi)型的存儲(chǔ)器，憑借各自獨(dú)特的性能、特點(diǎn)與成本優(yōu)勢(shì)，在多樣化的應(yīng)用場(chǎng)景中扮演著不可或缺的角色。

當(dāng)前，在人工智能（AI）與高性能計(jì)算（HPC）的驅(qū)動(dòng)下，以高帶寬內(nèi)存（HBM）和高速SRAM為代表的存儲(chǔ)芯片的需求呈爆發(fā)式增長(zhǎng)。與此同時(shí)，物聯(lián)網(wǎng)（IoT）與邊緣計(jì)算設(shè)備對(duì)超低功耗、小尺寸高集成度的IC的依賴(lài)日益加深，而汽車(chē)電子領(lǐng)域則對(duì)芯片的可靠性和安全性提出了近乎苛刻的標(biāo)準(zhǔn)；工業(yè)控制、醫(yī)療設(shè)備、航空航天等領(lǐng)域也到處可見(jiàn)存儲(chǔ)器的身影。這些前沿應(yīng)用不僅要求存儲(chǔ)IC，大規(guī)模數(shù)模IC具備極致性能，更要求其特征化模型必須精準(zhǔn)、高效，以支撐快速迭代的產(chǎn)品開(kāi)發(fā)周期。

這些先進(jìn)存儲(chǔ)IC，大規(guī)模數(shù)字IC中，標(biāo)準(zhǔn)單元庫(kù)是其物理實(shí)現(xiàn)的基石。隨著半導(dǎo)體工藝向深納米節(jié)點(diǎn)持續(xù)演進(jìn)，低功耗移動(dòng)設(shè)備需求同步攀升，所需的PVT工藝角數(shù)量急劇增加，對(duì)工藝偏差建模（LVF庫(kù)）的需求也隨之凸顯。這些需求對(duì)存儲(chǔ)器電路的單元庫(kù)特征化工具提出了更高的要求，傳統(tǒng)基于全電路仿真的方法已無(wú)法滿(mǎn)足芯片開(kāi)發(fā)周期的時(shí)效需求。

為應(yīng)對(duì)這一挑戰(zhàn)，華大九天重磅推出新一代存儲(chǔ)器電路特征化提取工具——Empyrean Liberal Mem，該工具能高效生成包含LVF格式的標(biāo)準(zhǔn)庫(kù)文件，突破存儲(chǔ)芯片設(shè)計(jì)瓶頸，顯著加速存儲(chǔ)器電路設(shè)計(jì)流程。

Liberal Mem支持仿真器無(wú)縫集成，實(shí)現(xiàn)高性能、高精度的存儲(chǔ)器特征化建模。其內(nèi)置的電路分析引擎，可對(duì)存儲(chǔ)器電路進(jìn)行精準(zhǔn)剖析，確保模型的精度。同時(shí)，整體工具鏈具有完善的K庫(kù)質(zhì)量驗(yàn)證功能，通過(guò)自動(dòng)化流程對(duì)生成的庫(kù)文件進(jìn)行全面檢查，涵蓋從基本功能到時(shí)序參數(shù)一致性的全方位驗(yàn)證，保障庫(kù)文件的高質(zhì)量和可靠性。

Liberal Mem的核心功能

01高精度自動(dòng)化存儲(chǔ)器特征化

Liberal Mem為各類(lèi)存儲(chǔ)器提供高性能、高精度的特征化建模解決方案，全面支持常見(jiàn)的SRAM和ROM類(lèi)型。并覆蓋先進(jìn)工藝所需的關(guān)鍵時(shí)序模型，如NLDM/NLPM/CCS/ CCSN/LVF。

小知識(shí)

SRAM（靜態(tài)隨機(jī)存取存儲(chǔ)器）以其速度快，納秒級(jí)讀寫(xiě)等特點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于高性能處理器，高端 GPU 內(nèi)部緩存，DSP，高速網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，以及工業(yè)控制、航空航天等嵌入式系統(tǒng)的高速緩存中，SRAM可以保障實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)處理，且保持時(shí)無(wú)需刷新，功耗較低。

ROM（只讀存儲(chǔ)器）具有斷電后數(shù)據(jù)不丟失的非易失性特點(diǎn)，出廠時(shí)數(shù)據(jù)被預(yù)先寫(xiě)入，正常使用中僅能讀取。其在智能家電、汽車(chē)電子，計(jì)算機(jī)主板BIOS等領(lǐng)域，存儲(chǔ)固定控制程序，確保設(shè)備穩(wěn)定運(yùn)行。

該工具結(jié)合自動(dòng)化全電路仿真流程、創(chuàng)新的CCC（Channel-Connect Component）建模技術(shù)以及局部仿真方法，在確保LVF模型結(jié)果與全電路蒙特卡洛仿真結(jié)果高度一致的前提下，實(shí)現(xiàn)了顯著的性能飛躍。

02便捷的電路分析

在 IC 設(shè)計(jì)流程中，工程師常面臨時(shí)序驗(yàn)證復(fù)雜、電路穩(wěn)定性難評(píng)估、電源網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化難等問(wèn)題。Liberal Mem將復(fù)雜的電路分析轉(zhuǎn)化為直觀的設(shè)計(jì)洞察，讓工程師能夠輕松駕馭深納米工藝下的存儲(chǔ)器設(shè)計(jì)挑戰(zhàn)。以貼合 IC 設(shè)計(jì)實(shí)際需求的易用性，通過(guò)簡(jiǎn)單配置即可激活其強(qiáng)大的分析能力，為設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)提供關(guān)鍵的設(shè)計(jì)決策支持。

信號(hào)余量分析

針對(duì) IC 設(shè)計(jì)中時(shí)序偏差容易導(dǎo)致數(shù)據(jù)傳輸錯(cuò)誤的痛點(diǎn)，該功能可精準(zhǔn)捕捉同一信號(hào)源觸發(fā)的兩個(gè)信號(hào)之間的傳輸時(shí)差，追蹤信號(hào)傳輸路徑，精確捕捉同一時(shí)鐘源驅(qū)動(dòng)的關(guān)鍵信號(hào)對(duì)（如讀寫(xiě)使能、地址解碼等）之間的時(shí)序偏差。Liberal Mem可以直觀幫助工程師報(bào)告出路徑存在時(shí)序違例風(fēng)險(xiǎn)，避免在后期流片時(shí)出現(xiàn)災(zāi)難性問(wèn)題。

采樣電壓差分析

在存儲(chǔ)器電路的讀寫(xiě)采樣環(huán)節(jié)，位線(xiàn)電壓穩(wěn)定性直接影響數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的準(zhǔn)確性。工具能在采樣觸發(fā)瞬間，自動(dòng)抓取并上報(bào)位線(xiàn)最小與最大電壓差，為工程師評(píng)估電路抗干擾能力、優(yōu)化采樣電路設(shè)計(jì)提供關(guān)鍵數(shù)據(jù)，保障芯片存儲(chǔ)功能穩(wěn)定。

電壓降分析

IC 電源網(wǎng)絡(luò)若存在電壓降問(wèn)題，可能導(dǎo)致芯片局部供電不足、性能下降。該功能可全面監(jiān)測(cè)每條電源線(xiàn)與信號(hào)線(xiàn)的電壓狀態(tài)，尤其能精準(zhǔn)識(shí)別最壞情況下的電壓降，助力工程師針對(duì)性?xún)?yōu)化電源網(wǎng)絡(luò)布局，避免因供電問(wèn)題影響芯片可靠性。

最小工作電壓分析

在低功耗 IC 設(shè)計(jì)中，確定最小工作電壓是平衡功耗與性能的關(guān)鍵。Liberal Mem通過(guò)電壓分析掃描技術(shù)，鎖定對(duì)時(shí)序和功耗敏感的最小工作電壓，并定位敏感電路路徑，幫助工程師在保證芯片性能的前提下，最大程度降低功耗。

03全方位的K庫(kù)質(zhì)量驗(yàn)證

Liberal Mem還提供了專(zhuān)業(yè)的庫(kù)質(zhì)量驗(yàn)證功能，支持兩種驗(yàn)證模式：二分法驗(yàn)證（Bisection-based validation）和全速驗(yàn)證（At-speed validation）。

二分法驗(yàn)證采用二分法（Bisection）方式獲得時(shí)序約束數(shù)據(jù)，與庫(kù)文件里的數(shù)據(jù)進(jìn)行細(xì)致比對(duì)，以驗(yàn)證其準(zhǔn)確性。全速驗(yàn)證是將庫(kù)文件中的時(shí)序數(shù)據(jù)作為輸入，通過(guò)仿真向量對(duì)電路進(jìn)行仿真，自動(dòng)判斷輸入的約束條件是否滿(mǎn)足電路的時(shí)序要求。通過(guò)檢查電路功能來(lái)驗(yàn)證這一組時(shí)序約束數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。這兩種驗(yàn)證模式相輔相成，充分展現(xiàn)了Liberal Mem在驗(yàn)證過(guò)程中的靈活性與全面性，為用戶(hù)提供了高效、可靠的驗(yàn)證解決方案，嚴(yán)格保障庫(kù)文件的準(zhǔn)確性和可靠性。

Liberal Mem的應(yīng)用價(jià)值

Liberal Mem 為存儲(chǔ)器企業(yè)帶來(lái)顯著競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)，能夠大幅縮短特征化周期，加速產(chǎn)品上市進(jìn)程。在某先進(jìn)工藝存儲(chǔ)器設(shè)計(jì)項(xiàng)目中，Liberal Mem 依托高效的 K 庫(kù)流程，較既有方案實(shí)現(xiàn) 10 倍提速；同時(shí)，相較于傳統(tǒng)蒙特卡洛（Monte Carlo）方法，其在確保特征化精度（誤差小于 1%）的前提下，生成 LVF 格式文件的運(yùn)行速度實(shí)現(xiàn)了跨數(shù)量級(jí)的飛躍。這一系列突破將整體特征化周期從傳統(tǒng)方法所需的數(shù)周，壓縮至數(shù)天，且全程保障精度不打折扣，為存儲(chǔ)器產(chǎn)品快速推向市場(chǎng)提供了強(qiáng)有力的技術(shù)支撐。

小知識(shí)

LVF是（Liberty Variation Format）格式的標(biāo)準(zhǔn)庫(kù)文件：傳統(tǒng)的Margin 設(shè)置采用“一刀切”模式，難以兼顧不同場(chǎng)景的差異化需求；而 LVF方案能夠根據(jù)不同需求精準(zhǔn)提供Margin。正常Nominal延遲在50ps以?xún)?nèi)，控制誤差在正常變化（Nominal Variation）的10%~20%以?xún)?nèi)；當(dāng)正常Nominal延遲超過(guò)100ps以后，誤差設(shè)置為Nominal Variation的5%以?xún)?nèi)。這種LVF模型方案能夠有效規(guī)避添加統(tǒng)一Margin而導(dǎo)致的時(shí)序約束過(guò)松（樂(lè)觀）或過(guò)緊（悲觀）的問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)精細(xì)化的時(shí)序管理，助力芯片設(shè)計(jì)在性能與可靠性之間達(dá)到平衡。

結(jié) 語(yǔ)

華大九天一直聚焦于EDA工具的開(kāi)發(fā)、銷(xiāo)售及相關(guān)服務(wù)業(yè)務(wù)，致力于成為全流程、全領(lǐng)域、全球領(lǐng)先的EDA提供商。Liberal Mem存儲(chǔ)器電路特征化提取工具的推出，再次彰顯了華大九天在EDA領(lǐng)域的深厚技術(shù)積累和創(chuàng)新能力。展望未來(lái)，華大九天期待與更多存儲(chǔ)器設(shè)計(jì)企業(yè)攜手合作，以Liberal Mem為有力抓手，共同攻克存儲(chǔ)器電路特征化提取的技術(shù)難題，持續(xù)優(yōu)化存儲(chǔ)器設(shè)計(jì)流程，為全球半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的蓬勃發(fā)展貢獻(xiàn)力量。讓我們共同期待華大九天以科技創(chuàng)新為引擎，驅(qū)動(dòng)半導(dǎo)體設(shè)計(jì)邁向更高效的未來(lái)！

北京華大九天科技股份有限公司（簡(jiǎn)稱(chēng)“華大九天”）成立于2009年，一直聚焦于EDA工具的開(kāi)發(fā)、銷(xiāo)售及相關(guān)服務(wù)業(yè)務(wù)，致力于成為全流程、全領(lǐng)域、全球領(lǐng)先的EDA提供商。

華大九天主要產(chǎn)品包括全定制設(shè)計(jì)平臺(tái)EDA工具系統(tǒng)、數(shù)字電路設(shè)計(jì)EDA工具、晶圓制造EDA工具、先進(jìn)封裝設(shè)計(jì)EDA工具和3DIC設(shè)計(jì)EDA工具等軟件及相關(guān)技術(shù)服務(wù)。其中，全定制設(shè)計(jì)平臺(tái)EDA工具系統(tǒng)包括模擬電路設(shè)計(jì)全流程EDA工具系統(tǒng)、存儲(chǔ)電路設(shè)計(jì)全流程EDA工具系統(tǒng)、射頻電路設(shè)計(jì)全流程EDA工具系統(tǒng)和平板顯示電路設(shè)計(jì)全流程EDA工具系統(tǒng)；技術(shù)服務(wù)主要包括基礎(chǔ)IP、晶圓制造工程服務(wù)及其他相關(guān)服務(wù)。產(chǎn)品和服務(wù)主要應(yīng)用于集成電路設(shè)計(jì)、制造及封裝領(lǐng)域。

華大九天總部位于北京，在南京、成都、深圳、上海、香港、廣州、北京亦莊、西安和天津等地設(shè)有全資子公司，在武漢、廈門(mén)、蘇州等地設(shè)有分支機(jī)構(gòu)。