Spectre 技术小窍门：如何使用 Spectre APS 在 ADE 中执行 EMIR 分析？

18 Oct 2019 • Less than one minute read

作者：Stefan Wuensche

Spectre 技术小窍门是一个博客系列，旨在探索 Spectre® 的功能和潜力。除了深入了解 Spectre 的有用功能和优化改进之外，本系列还传播不同博主和专家的声音，他们将分享他们在与Spectre 相关的所有事情上的知识和经验。本系列的第一篇博客将指导您完成使用 Spectre APS 在 ADE 中执行 EMIR 分析所需的步骤。

作为模拟或混合信号设计人员，您将在Virtuoso® Analog Design Environment ( ADE）中使用Spectre APS进行模块级设计。您可能已经看到了分析IR压降和EM电流的需求，并想知道哪种Cadence工具可用于分析设计中的潜在EMIR问题——Spectre APS便可以做到这一点。Spectre APS提供功能强大的晶体管级EMIR解决方案，该解决方案采用专利技术，使您能够以高精度执行EMIR分析。

电路设计中的常见仿真流程要求您首先对版图前设计执行瞬态仿真。版图可用后，将执行版图后仿真以检查版图实现的影响。EMIR分析只是此瞬态仿真流程的另一个步骤。它重用了Spectre APS和ADE设置，只需要较少的额外设置就可以定义和启用EMIR分析。

在ADE中设置EMIR分析选项

Cadence EMIR解决方案称为Voltus-Fi XL，它使用Spectre EMIR作为仿真引擎。当Spectre执行电路仿真时，计算IR压降和EM电流值，并将它们存储在二进制数据库中，Voltus-Fi XL评估与EM相关的技术文件信息，将计算出的电流与技术文件中的电流限制值进行比较，并在版图编辑器中显示EMIR结果。可以通过单击Virtuoso ADE Explorer中的Setup - EM / IR Analysis来打开Spectre EMIR / Voltus-Fi XL分析设置表单，在此表单中指定EMIR分析选项。

（点击查看大图）

默认情况下，在表单中选择动态（瞬态）EMIR分析。您可以在Analysis ，Solver和Options标签页中指定EMIR分析的选项，这些选项构建成EMIR配置文件的内容。这些设置将显示在表单底部的“Summary Information”部分中。内容会写入emir.conf文件，该文件包含在带有+emir命令行选项的Spectre命令行中，如下所示：

spectre +aps input.scs +emir=emir.conf

最常见的EMIR分析方法是对电源网络进行IR压降分析，对电源网络和信号网络进行EM电流分析。确保将电源网络连接到直流电压源以启用电源网络检测，并获得适当的电压参考以进行IR压降计算。设置电源网络IR压降分析：

单击Analysis选项卡中Net Name字段旁边的Select按钮，然后在原理图中选择DSPF子电路实例上的电源端子（VDD，VSS）。
选中IR Drop Analysis字段旁边的max复选框。
单击“Add/ Modify”。

分析语句将添加到“Summary Information”部分中。

对于EM分析设置，重复上述步骤，选择DSPF 子电路实例而不是其端子，并选择EM Current Analysis字段旁边的avg和rms选项。单击“Add/ Modify”时，相关语句将添加到“Summary Information”部分中。

选择解算器

Spectre EMIR解决方案提供了两种分析EMIR的方法。第一种方法是直接（默认）方法，在Spectre APS 中，对整个电路包括寄生提供SPICE精度的求解。第二种方法是迭代方法，它将寄生的线性求解器与Spectre APS耦合用于电路仿真。迭代方法提供更高的容量/性能，最小的精度损失（顶层IR压降和EM电流值<20％）。建议从直接方法开始，在目标设计上评估迭代和直接方法的准确性之后，转移到迭代方法。选择EMIR分析的求解器：

单击Spectre EMIR / Voltus-Fi XL分析设置表单中的“Solver ”标签页。
从“Solver Method ”部分中选择求解器。

选择求解器后，相关语句将添加到“Summary Information ”部分中。

EMIR分析需要额外设置

您需要执行以下附加步骤来设置EMIR分析：

DSPF文件设置

EMIR流程需要为要使用EMIR分析的模块抽取DSPF文件。除寄生R和C元件，以及器件（如MOSFET和BJT，DSPF文件还包含EMIR分析所需的层次，坐标和宽度/长度/面积信息。但是，在对包含DSPF文件的设计进行仿真之前，建议您对DSPF文件运行spfchecker实用程序，以确保DSPF文件没有错误。运行spfchecker实用程序：

单击Spectre EMIR / Voltus-Fi XL分析设置表单中的选项Options标签页。
单击“Add”并浏览到DSPF文件所在的位置以添加文件。
单击“Run”以运行该实用程序。

如果有错误，则会在<netlist> .dspf.chklog文件中报告。必须修复所有报告的错误;否则，您可能花费了数小时进行EMIR仿真，但是只产生了没有用的数据。

spfchecker实用程序还可以在“Summary Information ”部分中添加一些其他选项。建议使用这些选项以更好地对DSPF和原理图网表进行映射。

在仿真中包含DSPF文件：

在ADE Explorer窗口中单击Setup - Simulation Files。
在（Parasitic Files (DSPF) 部分中，单击Click here to add a file ，然后浏览到文件所在的位置以添加文件。

（点击查看大图）

在网表中，该文件包含在dspf_include语句中。

技术文件设置

如果技术文件（最常见格式：ICT）由代工厂提供并包含EM电流分析的电流限制制，则可以将此文件包含在EMIR仿真中。如果启用，除了报告IR压降和EM电流值之外，它还会将EM电流与每个层次段的电流限制进行比较，并报告超出限制的错误。

在仿真中包含技术文件：

单击Spectre EMIR / Voltus-Fi XL分析设置表单中的Analysis标签页。
在EM Rule Check 部分的EM Tech File字段中添加该文件。

EMIR分析报告

除常规ADE输出（如电压或电流波形）外，EMIR仿真还提供以下附加EMIR文本报告：

DSPF subckt引脚电流摘要（*.rpt_pin）
- 对于每个引脚，报告最大值，平均值和均方差电流。
电网IR压降报告（* .rpt_ir）
- 对于每个电源网络抽头节点，报告IR压降值。参考电压是所连接电压源的电压。
电源和信号网络EM电流报告（* .rpt_em）
- 对于每个网线电阻段，报告平均电流和均方差电流。
- 如果提供了技术文件，则将电流与层次段的给定电流限制进行比较，并报告带有百分比的通过/失败结果。

可以通过单击Virtuoso ADE Explorer中的Results - EM/IR Data - Report 来访问这些报告。

或者，可以使用Voltus-Fi XL在版图环境中以图形方式显示IR压降和EM电流信息。单击 Results - EM / IR Data - Layout Analysis可以访问版图视图。有关更多信息，请参阅“Voltus-Fi Custom Power Integrity Solution XL用户指南”。