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2020年9月末にSPECTRE 20.1ベース・リリースにてSpectre® X-RFがリリースされました。Spectre X-RFテクノロジはSpectreのRF解析にSpectre Xエンジンを統合します。このブログでは、Spectre X-RFテクノロジを紹介します。

Spectre X-RFの概要

Spectre X-RFは、複雑なFinFET (およびその他の) デバイス・モデルを使用した先端ノード・デザインや、多数のRCを含む大規模なポスト・レイアウト・デザインなど、RFシミュレーションの最も困難な課題をターゲットとしています。Spectre X-RFには、以下の2つのテクノロジが含まれています:

• シングル・マシン／マルチ・コアSpectre X-RFシミュレーション (+preset モード)
• 高度に分散されるマルチ・マシン／マルチ・コアHBシミュレーション (+xdp モード)

このブログでは、シングル・マシン／マルチ・コアSpectre X-RFシミュレーションに注力します。分散ハーモニック・バランス (HB) 解析は後のブログで議論します。

Spectre XエンジンはSPECTRE 19.1でリリースされました。非RFアプリケーションで多くのお客様のテープアウトの実績があります。SPECTRE 20.1から、Spectre XエンジンはSpectre RF解析でも利用可能となり、Spectre APSと比較してRF解析の性能と規模を改善します。Spectre X-RFはSpectreと同じシンプルなユース・モデルをベースにしていて、+presetの値としてCX、AXおよびMXを追加するだけで使用できます。LXおよびVXは通常RF解析にはアグレッシブすぎる設定と考えられます。+presetユース・モデルは、Spectre X-RFのシューティング・ニュートンおよびハーモニック・バランスの双方の手法に適用されます。

Spectre X-RF 速度／精度トレードオフを制御する単一オプション

Spectre X-RFの性能

非RFアプリケーションからわかるように、Spectre Xエンジンは、大規模なポスト・レイアウトの先端ノード・デザインで最大の性能を提供します。Spectre X-RFの性能向上は、APSに比較して平均2～3倍です。大規模なポスト・レイアウトの先端ノード設計の代表例をいくつか、下図に示します。これらのデザインでは、シューティング・ニュートン法を用いたものもあれば、ハーモニック・バランス解析法を用いたものもあります。すべてのシミュレーションに16個のコアを使用しました。Spectre X-RFの精度はSpectre APS RFの精度と一致することが確認されました。

Spectre X-RF 性能向上

結論として、Spectre XはRF解析で性能向上を実現しますが、それは同じデザインのSpectre X過渡シミュレーションに比べてそれほど大きくありません。

Spectre X-RFは、他のデザインでも性能向上をもたらす可能性がありますが、デザインが小さくなるほどプリレイアウト特性が大きくなり、従来のテクノロジを使用するほど性能向上は小さくなります。

経験上、Spectre Xは過渡解析のようなシミュレーションで最も性能が向上することがわかっています。そのため、PSSシューティングおよびTSTABシミュレーションの部分では最高の性能を発揮しますが、その他の大信号および小信号のRF解析では性能向上が低くなる可能性があります。

Spectre X-RFからの性能向上はシミュレーションを多用するRF解析でのみ観測できることに注意してください。RFシミュレーションが数秒から数分で終了する場合、Spectre Xの性能向上が見られない可能性がありますが、それはRF解析ではなく前後の処理に時間が費やされているためです。

Spectre X-RFのメモリ消費量

大規模なポスト・レイアウトの先端ノード・デザインにおけるRFシミュレーションの課題の1つが、メモリ消費量が多いことです。Spectre Xはそのようなデザインでのメモリ消費量を著しく削減します。同じポスト・レイアウト・デザインの代表例でのメモリ削減を下図に示します。

Spectre X-RF メモリ削減

まとめ

このブログではSpectre X-RFを紹介し、Spectre APS RFと比較して性能とメモリ消費量の改善を観察しました。今後のブログでは、Spectre X-RFの分散ハーモニック・バランス・テクノロジについて説明します。

関連リソース

• Spectre Classic Simulator, Spectre APS, Spectre X, and Spectre XPS User Guide
• Introducing Spectre X
• Spectre ISR What's New release presentations on the Spectre product web page
• MMSIMリリース情報
• MMSIM日本語資料

 ガイダンスについては、ケイデンスのサポートAEにお問い合わせいただくことも可能です。

 ケイデンスの製品とサービスに関する詳細は、https://www.cadence.com/ をご参照ください。

Stefan Wuensche

Translator: Yoko Watanabe

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