尖峰出击，NanoSpice Giga在存储器产品设计中强势取代FastSPICE
2019-03-13
存储芯片可谓IC产业的温度计和风向标——2017年存储芯片销售额为1229.18 亿美元，同比增长 60.1%，占到全球半导体市场总值的30.1%，一举超越向来占比最大的逻辑电路（1014.13 亿美元）。其中尤以NAND Flash的应用速度最快，短短10年内市场规模从18亿美元增长到180亿美元。2017年，NAND Flash市场收入创下超500亿美元的记录。 NAND Flash 主要应用于智能手机、SSD、SD 卡等高端大容量产品，大批量生产带来的成本压缩使得NAND Flash迅速取代了HDD，特别是在客户端应用中。
从应用场景来看，随着5G、自动驾驶、AI、云计算和物联网等场景发展对存储的需求大幅增加，闪存大厂会加快在存储密度、堆叠技术等方面的迭代。从技术上来看，3D NAND Flash技术通过堆叠更多的层数增加容量摆脱了通过改进芯片工艺提高容量的限制，兼顾容量、性能和可靠性，取代2D NAND Flash成为主流技术，也自2014年量产以来逐步发展为目前推进的96层量产和预计2019年的128层量产。 3D架构非常具有竞争力，但同样存在诸多技术缺陷，如周边电路的I／O速度受限、外围电路面积的增长压制存储密度的提升，以及工艺流程变得越来越长使得产品推向市场的时间加长——这些给产品的市场竞争力带来不小的负面影响。业界寄希望于技术上的进一步向前，也愈发重视芯片设计过程中必不可少的EDA工具，尤其是电路仿真器。
要实现此类电路的精确仿真，第一只拦路虎就是选用什么类型的仿真器——由于电路的规模增大和复杂度提高，SPICE的精度有保证，但可以处理的电路规模有限，而且对于大规模电路的仿真速度慢得令人难以忍受，不能满足设计需求；FastSPICE是一个折中方案，通过一系列的简化和加速技术去处理大规模电路的仿真，虽然一定程度上加快了仿真速度，却牺牲了仿真精度。而随着工艺节点的推进和存储器集成度的进一步提升，仿真规模和精度的要求越来越高，现有的SPICE和FastSPICE均不能完全满足先进存储器设计的所有仿真要求。
一家存储器厂商在研发最新一代NAND存储器产品的过程中就碰到了电路仿真的巨大挑战，大型、复杂的芯片设计意味着只能弃用必须采用FastSPICE，但FastSPICE仿真器在精度和速度并重且首重精度要求的芯片产品设计仿真中无法胜任。 作为一个大厂，该厂商对仿真器的选型慎之又慎。一方面，大批量的生产不容有失，另一方面，市场竞争激烈，对下一代产品在质量和开发周期上都提出了较高的要求。然而，痛定思痛，现有FastSPICE仿真器在精度上的缺位及随之而来的巨大产品风险实在不能再听之任之。
概伦电子最新产品，千兆级晶体管级仿真器NanoSpice Giga所标榜的“高精度完美取代FastSPICE”正中该厂商的下怀。真的有这样的仿真器，既能有FastSPICE的速度，又能有SPICE的精度吗？鱼和熊掌真的可以兼得吗？这个巨大的诱惑让该厂商对NanoSpice Giga进行了试用和评估。
不负所望，NanoSpice Giga通过采用革命性的千兆级SPICE引擎在精度、速度和易用性上都充分满足了对大规模存储器设计高精度仿真时的关键需求，特别是首重精度的电流/功耗和高精度时序分析。 在速度上，NanoSpice Giga通过自主创新的基于大数据的并行仿真引擎处理十亿以上单元的电路仿真，在不降低仿真精度的情况下实现高速电路仿真。这种加速在一些用例中尤为可贵：在精度要求相同的情况下，NanoSpice Giga比FastSpice平均有两倍以上的加速；在易用性上，NanoSpice Giga可以直接替换现有的SPICE或FastSPICE仿真器，确保DC收敛且无需任何FastSPICE的复杂选项。对于首个迁移到NanoSPICE Giga的电路设计类型，实现在约两周的时间内就从原来的FastSPICE仿真器迁移到了NanoSPICE Giga。 可以说，NanoSpice Giga将FastSPICE在速度方面的优势发扬光大，又弥补了FastSPICE在精度方面的短板，并且可以方便地从FastSPICE无缝切换。对于用户来说，NanoSpice Giga足以革命性地取代FastSPICE用于全芯片晶体管级、高精度的漏电/功耗/时序/噪声等的仿真和验证，提升signoff的精度和流片成功率。 该厂商在试用和评估后迅速地与概伦电子达成了合作，并已将NanoSpice Giga大量应用在存储器产品设计中，进一步强化在市场上的既有优势，也降低了开发尖端、差异化设计的风险。
