引 言

在科技迅猛發(fā)展的當下，數(shù)據(jù)已然成為驅動各行業(yè)進步的核心要素。從日常生活中的智能手機、電腦，到工業(yè)生產(chǎn)里的自動化設備，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)的存儲與高效管理需求與日俱增。存儲器，作為數(shù)據(jù)存儲的關鍵載體，其重要性不言而喻。不同類型的存儲器，憑借各自獨特的性能、特點與成本優(yōu)勢，在多樣化的應用場景中扮演著不可或缺的角色。

當前，在人工智能（AI）與高性能計算（HPC）的驅動下，以高帶寬內(nèi)存（HBM）和高速SRAM為代表的存儲芯片的需求呈爆發(fā)式增長。與此同時，物聯(lián)網(wǎng)（IoT）與邊緣計算設備對超低功耗、小尺寸高集成度的IC的依賴日益加深，而汽車電子領域則對芯片的可靠性和安全性提出了近乎苛刻的標準；工業(yè)控制、醫(yī)療設備、航空航天等領域也到處可見存儲器的身影。這些前沿應用不僅要求存儲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、高效，以支撐快速迭代的產(chǎn)品開發(fā)周期。

這些先進存儲IC，大規(guī)模數(shù)字IC中，標準單元庫是其物理實現(xiàn)的基石。隨著半導體工藝向深納米節(jié)點持續(xù)演進，低功耗移動設備需求同步攀升，所需的PVT工藝角數(shù)量急劇增加，對工藝偏差建模（LVF庫）的需求也隨之凸顯。這些需求對存儲器電路的單元庫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法滿足芯片開發(fā)周期的時效需求。

為應對這一挑戰(zhàn)，華大九天重磅推出新一代存儲器電路特征化提取工具——Empyrean Liberal Mem，該工具能高效生成包含LVF格式的標準庫文件，突破存儲芯片設計瓶頸，顯著加速存儲器電路設計流程。

Liberal Mem支持仿真器無縫集成，實現(xiàn)高性能、高精度的存儲器特征化建模。其內(nèi)置的電路分析引擎，可對存儲器電路進行精準剖析，確保模型的精度。同時，整體工具鏈具有完善的K庫質量驗證功能，通過自動化流程對生成的庫文件進行全面檢查，涵蓋從基本功能到時序參數(shù)一致性的全方位驗證，保障庫文件的高質量和可靠性。

Liberal Mem的核心功能

01高精度自動化存儲器特征化

Liberal Mem為各類存儲器提供高性能、高精度的特征化建模解決方案，全面支持常見的SRAM和ROM類型。并覆蓋先進工藝所需的關鍵時序模型，如NLDM/NLPM/CCS/ CCSN/LVF。

小知識

SRAM（靜態(tài)隨機存取存儲器）以其速度快，納秒級讀寫等特點，廣泛應用于高性能處理器，高端 GPU 內(nèi)部緩存，DSP，高速網(wǎng)絡設備，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可以保障實時數(shù)據(jù)處理，且保持時無需刷新，功耗較低。

ROM（只讀存儲器）具有斷電后數(shù)據(jù)不丟失的非易失性特點，出廠時數(shù)據(jù)被預先寫入，正常使用中僅能讀取。其在智能家電、汽車電子，計算機主板BIOS等領域，存儲固定控制程序，確保設備穩(wěn)定運行。

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

02便捷的電路分析

在 IC 設計流程中，工程師常面臨時序驗證復雜、電路穩(wěn)定性難評估、電源網(wǎng)絡優(yōu)化難等問題。Liberal Mem將復雜的電路分析轉化為直觀的設計洞察，讓工程師能夠輕松駕馭深納米工藝下的存儲器設計挑戰(zhàn)。以貼合 IC 設計實際需求的易用性，通過簡單配置即可激活其強大的分析能力，為設計團隊提供關鍵的設計決策支持。

信號余量分析

針對 IC 設計中時序偏差容易導致數(shù)據(jù)傳輸錯誤的痛點，該功能可精準捕捉同一信號源觸發(fā)的兩個信號之間的傳輸時差，追蹤信號傳輸路徑，精確捕捉同一時鐘源驅動的關鍵信號對（如讀寫使能、地址解碼等）之間的時序偏差。Liberal Mem可以直觀幫助工程師報告出路徑存在時序違例風險，避免在后期流片時出現(xiàn)災難性問題。

采樣電壓差分析

在存儲器電路的讀寫采樣環(huán)節(jié)，位線電壓穩(wěn)定性直接影響數(shù)據(jù)存儲的準確性。工具能在采樣觸發(fā)瞬間，自動抓取并上報位線最小與最大電壓差，為工程師評估電路抗干擾能力、優(yōu)化采樣電路設計提供關鍵數(shù)據(jù)，保障芯片存儲功能穩(wěn)定。

電壓降分析

IC 電源網(wǎng)絡若存在電壓降問題，可能導致芯片局部供電不足、性能下降。該功能可全面監(jiān)測每條電源線與信號線的電壓狀態(tài)，尤其能精準識別最壞情況下的電壓降，助力工程師針對性優(yōu)化電源網(wǎng)絡布局，避免因供電問題影響芯片可靠性。

最小工作電壓分析

在低功耗 IC 設計中，確定最小工作電壓是平衡功耗與性能的關鍵。Liberal Mem通過電壓分析掃描技術，鎖定對時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庫質量驗證

Liberal Mem還提供了專業(yè)的庫質量驗證功能，支持兩種驗證模式：二分法驗證（Bisection-based validation）和全速驗證（At-speed validation）。

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

Liberal Mem的應用價值

Liberal Mem 為存儲器企業(yè)帶來顯著競爭優(yōu)勢，能夠大幅縮短特征化周期，加速產(chǎn)品上市進程。在某先進工藝存儲器設計項目中，Liberal Mem 依托高效的 K 庫流程，較既有方案實現(xiàn) 10 倍提速；同時，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 格式文件的運行速度實現(xiàn)了跨數(shù)量級的飛躍。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，為存儲器產(chǎn)品快速推向市場提供了強有力的技術支撐。

小知識

LVF是（Liberty Variation Format）格式的標準庫文件：傳統(tǒng)的Margin 設置采用“一刀切”模式，難以兼顧不同場景的差異化需求；而 LVF方案能夠根據(jù)不同需求精準提供Margin。正常Nominal延遲在50ps以內(nèi)，控制誤差在正常變化（Nominal Variation）的10%~20%以內(nèi)；當正常Nominal延遲超過100ps以后，誤差設置為Nominal Variation的5%以內(nèi)。這種LVF模型方案能夠有效規(guī)避添加統(tǒng)一Margin而導致的時序約束過松（樂觀）或過緊（悲觀）的問題，實現(xiàn)精細化的時序管理，助力芯片設計在性能與可靠性之間達到平衡。

結 語

華大九天一直聚焦于EDA工具的開發(fā)、銷售及相關服務業(yè)務，致力于成為全流程、全領域、全球領先的EDA提供商。Liberal Mem存儲器電路特征化提取工具的推出，再次彰顯了華大九天在EDA領域的深厚技術積累和創(chuàng)新能力。展望未來，華大九天期待與更多存儲器設計企業(yè)攜手合作，以Liberal Mem為有力抓手，共同攻克存儲器電路特征化提取的技術難題，持續(xù)優(yōu)化存儲器設計流程，為全球半導體產(chǎn)業(yè)的蓬勃發(fā)展貢獻力量。讓我們共同期待華大九天以科技創(chuàng)新為引擎，驅動半導體設計邁向更高效的未來！

北京華大九天科技股份有限公司（簡稱“華大九天”）成立于2009年，一直聚焦于EDA工具的開發(fā)、銷售及相關服務業(yè)務，致力于成為全流程、全領域、全球領先的EDA提供商。

華大九天主要產(chǎn)品包括全定制設計平臺EDA工具系統(tǒng)、數(shù)字電路設計EDA工具、晶圓制造EDA工具、先進封裝設計EDA工具和3DIC設計EDA工具等軟件及相關技術服務。其中，全定制設計平臺EDA工具系統(tǒng)包括模擬電路設計全流程EDA工具系統(tǒng)、存儲電路設計全流程EDA工具系統(tǒng)、射頻電路設計全流程EDA工具系統(tǒng)和平板顯示電路設計全流程EDA工具系統(tǒng)；技術服務主要包括基礎IP、晶圓制造工程服務及其他相關服務。產(chǎn)品和服務主要應用于集成電路設計、制造及封裝領域。

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