射频电路全流程与数字电路设计EDA

射频电路设计全流程EDA工具系统
华大九天根据化合物工艺射频电路设计的特殊性，新发布化合物射频电路设计全流程EDA 工具系统，形成了国内唯一的射频电路设计全流程EDA工具系统，其中包括射频模型提取工具、射频电路原理图编辑工具、射频电路版图编辑工具、射频电路仿真工具、射频电路物理验证工具等；同时，通过开放标准接口集成了合作伙伴的电磁场仿真工具，实现了射频电路设计全流程的贯通，为用户提供了从电路到版图、从设计到仿真验证的完整解决方案。

射频模型提取工具Empyrean XModel® RF针对射频模型市场需求，聚焦于射频模型参数提取的各个环节，实现了器件测量、模型提取、模型验证等全部功能，可支持CMOS、化合物半导体等不同工艺，以及电容、电感、晶体管等多种器件的射频模型提取。
化合物射频电路设计平台Empyrean Aether®MW根据化合物射频电路的特点，开发了原理图编辑、版图编辑、射频电路综合、射频数据显示与分析、射频通用元器件库等工具及模块，并支持射频电路的优化、调谐与统计分析，解决了化合物射频电路从原理图到版图等各个环节的设计问题。
射频电路仿真工具Empyrean ALPS® RF以频域、时域两大核心算法引擎为基础，实现了大信号、小信号以及噪声分析等完整的射频仿真功能，满足了射频电路设计的复杂仿真需求，并独创了高性能求解引擎，极大地提高了射频电路设计的仿真效率。
射频电路物理验证工具Empyrean Argus®针对射频电路设计特点进行了技术升级和性能调优，实现了更加精确的检查及器件提取功能，为用户提供Signoff级别的验证服务，同时提供简单易用的调试功能，可帮助用户快速定位版图设计错误、加速验证过程，缩短了射频电路设计周期。

 

射频模型提取工具
Empyrean XModel RF
　　 射频模型提取工具Empyrean XModel® RF为用户提供了高效的射频模型提取解决方案，支持射频硅基器件、射频GaAs HEMT器件、射频GaAs HBT器件、射频GaN HEMT等不同类型的器件模型提取。
　　 Empyrean XModel® RF提供了器件测试数据处理和分析、测试数据去嵌、典型特征模型提取、Local模型参数提取、Global模型参数提取、工艺角模型提取、统计和失配模型提取、模型库验证分析等功能。覆盖射频模型提取及验证的全流程，满足不同类型和各个阶段的器件模型提取的要求。
　　 Empyrean XModel® RF集成的数据图形化显示系统，参数调整模块、模型文件解析显示管理系统、可配置的数据仿真模块、可定制化的提取流程模块、模板丰富的模型质量验证模块和功能强大的脚本系统，可以高效完成各种工艺、器件类型的模型提取和验证。
　　 Empyrean XModel® RF通过内置模板集成成熟的工作流程，显著提高用户的工作效率。同时Empyrean XModel® RF作为开放性模型提取和验证平台，支持用户实现各种定制化的需求，助力学术界、工业界对于先进模型的开发验证。

硅基射频电路原理图和版图编辑工具
Empyrean Aether 　
原理图编辑工具Empyrean Aether® SE
Empyrean Aether® Schematic Editor (以下简称Empyrean Aether® SE) 是模拟电路、数模混合信号电路等全定制电路设计流程中前端原理图的设计编辑工具。工具能快速实现符号库和电路图的创建和编辑，具备便捷的操作和灵活的开放接口，帮助用户有效提升电路设计速度。
Empyrean Aether® SE工具提供友好的设计环境和灵活的工具设置界面，例如多视图窗口显示、自定义工具栏设置、快捷键设置以及丰富的设计命令等。
Empyrean Aether® SE提供EDIF、SPICE、Verilog等各种模拟、数字标准网表的导入导出接口。工具支持层次化的编辑功能方便用户进行复杂层次化电路设计。同时提供强大的电路规则实时检查 (Realtime ERC) 、继承连接 (Inherited Connection）和层次化线网追踪（Trace Net）等功能，在确保电路连接正确性的同时实现了更高的设计效率。
Empyrean Aether® SE提供混合信号设计仿真环境 (Empyrean Aether® MDE)，集成仿真工具（Empyrean ALPS® AS/MS）及波形查看工具（Empyrean iWave®），为混合信号、模拟及数字电路设计提供了完整高效的交互式前端设计流程，充分满足用户的电路以及仿真设计需求。
混合信号设计仿真平台 Empyrean Aether®MDE
Empyrean Aether® MDE是混合信号设计仿真平台，提供方便的接口，供用户设定options、激励、仿真类型、输出结果、分析Corner、结果后处理等。Empyrean Aether® MDE平台支持模拟电路以及数模混合电路分析。
数模混合设计平台Empyrean Aether® MDE和Empyrean Aether® SE之间有通信协议，MDE可以从SE中进行电路变量和电路Net信号的抓取，MDE也可以把仿真结果返标回SE。
Empyrean Aether® MDE提供便捷的多Corners设定和Model设定、参数设定等，界面规整。设定后具有Save和Reload Runset的功能，并且像参数设定、多Corner设定等，可以单独Save为文本，并可以单独Reload。Empyrean Aether® MDE可以在仿真结束后，直接根据协议调出结果Viewer工具，并且可以和Schematic以及结果Viewer工具进行互动，交互返标。
版图编辑工具Empyrean Aether® LE
随着技术和工艺发展，模拟电路设计规模日益增大，复杂性也随之增加。Empyrean Aether® Layout Editor（以下简称Empyrean Aether® LE）提供了全面的版图设计编辑环境，能让用户高效完成层次式大规模电路的版图设计。
Empyrean Aether® LE提供了友好的用户图形界面环境，用户可对图形界面的工具栏、浮动式视窗、下拉式菜单等进行配置，同时结合PDK提供自动化脚本命令，实现对版图的高效编辑和自动布图等功能，提高设计效率和产能。
Empyrean Aether® LE提供原理图驱动版图（Schematic-driven Layout，简称SDL）的设计流程，支持从原理图自动产生版图，主要包括以下功能：创建版图器件布局、创建版图器件端口之间的连接、创建版图线网连接等。版图设计支持ECO的方式，支持通过检查原理图和版图之间的差异自动更新版图信息。在SDL设计流程中，工具支持利用飞线来显示未完成连线的线网连接信息。
此外，Empyrean Aether® LE还提供了后端版图设计验证所需的集成环境。Empyrean Aether® LE和物理验证工具Empyrean Argus®无缝集成，支持对版图进行设计规则检查（DRC），支持从原理图产生CDL/SPICE的网表，进行原理图及版图一致性检查（LVS），以保证版图的正确性。

射频模型提取工具
Empyrean XModel RF
　　 射频模型提取工具Empyrean XModel® RF为用户提供了高效的射频模型提取解决方案，支持射频硅基器件、射频GaAs HEMT器件、射频GaAs HBT器件、射频GaN HEMT等不同类型的器件模型提取。
　　 Empyrean XModel® RF提供了器件测试数据处理和分析、测试数据去嵌、典型特征模型提取、Local模型参数提取、Global模型参数提取、工艺角模型提取、统计和失配模型提取、模型库验证分析等功能。覆盖射频模型提取及验证的全流程，满足不同类型和各个阶段的器件模型提取的要求。
　　 Empyrean XModel® RF集成的数据图形化显示系统，参数调整模块、模型文件解析显示管理系统、可配置的数据仿真模块、可定制化的提取流程模块、模板丰富的模型质量验证模块和功能强大的脚本系统，可以高效完成各种工艺、器件类型的模型提取和验证。
　　 Empyrean XModel® RF通过内置模板集成成熟的工作流程，显著提高用户的工作效率。同时Empyrean XModel® RF作为开放性模型提取和验证平台，支持用户实现各种定制化的需求，助力学术界、工业界对于先进模型的开发验证。

数字电路设计EDA工具
华大九天数字电路设计EDA工具为数字电路设计的部分环节提供了关键解决方案，包括括单元库特征化提取工具、存储器电路特征化提取工具、混合信号电路模块特征化提取工具、单元库/IP 质量验证工具、逻辑综合工具、时序功耗优化工具、高精度时序仿真分析工具、时钟质量检视与分析工具、版图集成与分析工具、数字物理验证和数字寄生参数提取工具等。
单元库特征化提取工具Empyrean Liberal®提供了一套自动提取标准单元库时序和功耗特征化模型的解决方案，用于数字电路设计的时序和功耗分析。
存储器电路特征化提取工具Empyrean Liberal® Mem和混合信号电路模块特征化提取工具Empyrean Liberal® IP使用静态分析与动态仿真相结合创新方法进行特征化建模，与常规采用的基于全电路仿真实现特征化提取的方式相比，实现了 10 倍以上的速度提升，提高了用户设计效率。
单元库/IP质量验证工具Empyrean Qualib®，提供了全面的单元库/IP质量分析验证方案，为高质量的完成设计并达成设计指标提供了重要保障。
时序功耗优化工具ICExplorer-XTop®针对先进工艺、大规模设计和多工作场景的时序收敛难题，提供了一站式时序功耗优化解决方案，包括建立时间、保持时间、瞬变时间和漏电功耗优化等。
高精度时序仿真分析工具ICExplorer-XTime®提供了面向先进工艺和低电压设计的高精度时序仿真分析方案，有效地解决了先进工艺和低电压设计静态时序分析方法无法准确评估时序和设计可靠性的难题。
时钟质量检视与分析工具Empyrean ClockExplorer®提供了一站式时钟分析和质量检查解决方案，可以减少时钟树综合前后端的迭代，提升时钟设计的效率。
版图集成与分析工具Empyrean Skipper®提供了高效的一站式版图集成与分析解决方案，包括海量版图快速读取与查看、快速版图集成功能、批量版图数据处理功能、并行线网追踪功能、点到点电阻分析功能等，为高效地分析和处理超大规模版图数据提供了有力支撑。
数字物理验证工具Empyrean Argus®针对大规模数字电路设计开发的层次化、并行物理验证工具，能够快速、准确、全面的对大规模数字电路进行物理验证，显著提升了设计师验证和分析版图设计错误的效率，缩短了大规模数字电路物理验证的周期。
数字寄生参数提取工具Empyrean RCExplorer®采用多线程和多机并行技术，实现了大规模数字电路设计高精度寄生参数的快速提取。
逻辑综合工具Empyrean ApexSyn®具实现了从 RTL 设计到门级网表的自动综合、扫描链电路插入，以及对设计进行性能、面积和功耗的优化，是补齐覆盖数字设计和实现流程的重要环节，为华大九天完成数字电路设计全流程EDA工具系统的建设推进了重要一环。

 

单元库特征化提取工具
Empyrean Liberal
标准单元库是数字集成电路设计的重要基础。它是集成电路设计过程中预先定义好的、特征化的标准模块的集合。通过电路仿真的方式提取标准单元的时序、功耗等特征值，建立标准单元逻辑信息模型文件的过程称之为标准单元库的特征化提取。随着工艺的发展和设计复杂度的增加，标准单元的类型、数目和工艺角急剧增加，标准单元的特征化模型描述也越来越复杂，使得生成一套标准单元库的特征化模型时间越来越长，甚至多达数月。标准单元库特征化提取的时间花费已成为制约数字电路设计效率的重要瓶颈之一。
Empyrean Liberal®为用户提供了一套快速而精确的标准单元库时序和功耗特征化模型的解决方案。工具通过内置的电路仿真工具Empyrean ALPS®对标准单元进行仿真分析，精确地提取时序和功耗特征值，形成标准单元库特征化模型。同时，通过高效的分布式并行调度技术，进一步提升了单元库特征化提取的性能，为用户加速单元库的设计和优化提供了重要支撑。
Empyrean Liberal® AI 采用 AI（人工智能）技术，基于现有PVT Corner可以准确地预测出新 Liberty 文件，显著减少特征化提取时间和所占用的机器资源。
Empyrean Liberal®还可以对单元库进行质量验证。用户可以利用Empyrean Liberal®比较两个单元库的数据、属性和结构，对比精度差异，仿真验证库文件数据的准确性等，从而保证单元库文件的质量。

存储器电路特征化提取工具
Empyrean Liberal Mem
随着工艺在深纳米领域的不断发展，以及消费者对低功耗移动设备的需求增多，特征化库文件的工程需求量也随之急剧增加到数百个PVT工艺角，对工艺偏差建模（LVF库）的需求也随之产生。这种需求在存储器库文件特征化中尤为迫切，因为传统的全电路关键路径仿真的方法已不能满足特征化性能的要求。
此外,由于存储器的存储单元尺寸不断减小及其灵敏放大器的模拟性质，存储器特征化面临着新的挑战。Empyrean Liberal® Mem创新的机器学习方法能够准确地捕捉存储阵列的仿真行为并无缝集成到整个静态时序分析框架中。
Empyrean Liberal® Mem是新一代存储器特征化表征工具，可以快速地生成标准库文件和带有LVF格式的库文件。带有LVF格式的库文件是通过仿真局部偏差源，并自动化地在整个电路中传播这种偏差效应来实现的。
Empyrean Liberal® Mem独立于SPICE仿真器，它可以与流行的商用SPICE和Fast SPICE仿真器紧密集成，进行高性能高精度的存储器特征化建模。另外，Empyrean Liberal® Mem还支持内置电路分析和库质量验证的功能，以保证库文件的准确。

混合信号电路模块特征化提取工具
Empyrean Liberal IP
随着工艺在深纳米领域的不断发展，以及消费者对低功耗移动设备的需求增多，特征化库文件的工程需求量也随之急剧增加到数百个PVT工艺角，对工艺偏差建模（LVF库）的需求也随之产生。这种需求在混合信号集成电路模块库文件特征化中尤为迫切，因为传统的全电路模拟仿真的方法已不能满足特征化性能的要求。
此外,由于工艺尺寸不断减小，混合信号集成电路特征化面临着新的挑战。Empyrean Liberal® IP创新的机器学习方法能够准确地捕捉混合信号的仿真行为，并将结果精确地集成到整体静态时序分析框架中。
Empyrean Liberal® IP是新一代混合信号电路特征化表征工具，可以快速地生成标准库文件和带有LVF格式的库文件。带有LVF格式的库文件是通过仿真局部偏差源，并自动化地在整个电路中传播这种偏差效应来实现的。
Empyrean Liberal® IP特征化工具独立于SPICE仿真器，它可以与流行的商用SPICE和Fast-SPICE仿真器紧密集成，进行高性能高精度的混合信号集成电路模块的特征化建模。

高效 SPICE RF仿真器
Empyrean ALPS RF
　　无线发射/接收机通常可以划分成基带和射频模块。其中基带模块可以用瞬态、DC、线性小信号分析进行仿真，然而射频模块由于其高频、非线性强等特性难以用传统的SPICE分析进行仿真。
　　随着设计无线模块复杂度、性能指标的不断提高，无线、射频电路需要满足多个性能指标，这也意味着需要整套完备的射频分析套件。
　　为了解决这些挑战，Empyrean ALPS® RF应运而生。Empyrean ALPS® RF是新一代高速高精度并行晶体管级射频电路仿真工具，包含两大主流RF求解引擎——从频域进行求解的Harmonic balance(HB)和从时域进行求解的Shooting，并且具备完善的射频分析功能。同时Empyrean ALPS® RF使用了Empyrean ALPS® SPICE仿真器的相同平台，继承了Empyrean ALPS® SPICE仿真器强有力的解析器、求解器、模型等工具，保持了Empyrean ALPS®系列产品一贯的高速、高精度。

数字物理验证工具
Empyrean Argus
随着设计规模的急剧增加和工艺复杂度的不断提高，物理验证所需时间也不断增长，高效的物理验证方案必不可少。模拟、传感器、存储、射频等IC设计存在大量复杂图形和特殊结构，对物理验证工具的精度和性能提出了新的挑战。
Empyrean Argus®是新一代纳米级芯片层次化并行物理验证工具。该工具根据不同设计类型版图的特点，如存储，传感器等设计中的大规模重复单元阵列，通过高性能版图预处理技术，缩短了大规模版图设计的验证时间；针对模拟版图设计中的各种复杂图形，通过高精度扫描线技术，对各类复杂图形做高精度的检查及器件提取，显著提升了用户检查和分析版图设计错误的效率，缩短了产品的设计周期。Empyrean Argus®可无缝集成到模拟电路原理图版图编辑工具Empyrean Aether®、版图集成与分析工具Empyrean Skipper®以及RC提取工具Empyrean RCExplorer®，并通过易用的Debug功能帮助版图设计工程师快速定位版图设计错误，加速验证过程并缩短产品开发周期。　　
Empyrean Argus®提供的物理验证解决方案可以消除设计错误，降低设计成本和减少设计失败的风险。目前工具已广泛应用于多家设计公司和晶圆代工厂，为用户提供Signoff级别的验证服务，成功完成流片数十亿颗。

数字寄生参数提取工具
Empyrean RCExplorer
随着IC工艺发展，寄生效应对IC设计和Signoff签核都非常关键。寄生参数提取工具根据工艺参数设置对版图中的器件、单元和互连线的寄生电阻电容等参数进行计算，从而提取出包含寄生参数的电路网表，用于电路的各项性能分析和仿真。此外，可靠性相关的EM/IR问题依赖于寄生参数提取工具。同时，在FinFET工艺等更先进工艺条件下如何准确的评估寄生效应，这对寄生参数提取工具提出了新的挑战。 　　
华大九天寄生参数提取工具Empyrean RCExplorer®提供了高效准确的Signoff阶段的寄生参数提取方案。工具支持全芯片晶体管级和单元级寄生参数提取，同时具备三维高精度提取和准三维快速提取两种模式。工具内置高精度的场求解器，一方面支撑三维高精度提取模式，另一方面为准三维快速提取模式创建高精度寄生模型，满足准三维快速提取模式的精度要求。工具通过计算高精度的寄生参数，可以帮助用户减少整体设计循环时间，并提高复杂电路的设计质量。
Empyrean RCExplorer®可集成于全定制设计平台Empyrean Aether®，并提供用于寄生参数反标和分析的Extracted View数据，更好地帮助用户进行前端和后端设计的调试和分析。同时，Empyrean RCExplorer®也紧密集成于模拟电路EM/IR分析工具Empyrean Patron®，提供可靠性分析所需要的后端寄生数据，保证了设计人员进行IR-drop/EM/Thermal等分析验证。

参考文献链接

https://www.empyrean.com.cn/