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仿真大神的新作,,讓人人都是電源設(shè)計高手

2024-03-07
來源:Qorvo
關(guān)鍵詞: Qorvo QSPICE 電源仿真 EDA

您熟悉的大部分EDA軟件,,大概率都是來自軟件設(shè)計公司,。但,,你的電源仿真軟件很可能是來自電源芯片原廠,。因為“最好的仿真工具不是來自軟件公司,,而是來自半導(dǎo)體芯片制造商?!?/strong>

——Mike Engelhardt


一個人的“倔強”,,定義了電源仿真的工具生態(tài),他就是QSPICE?射頻和電源電路仿真軟件的開發(fā)者Mike Engelhardt,。

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半個世紀前開啟的仿真大神傳奇

早在1975 年,,不到 20 歲的毛頭小伙的他,就開始編寫用于環(huán)形加速器中的非彈性原子核相對論動力學(xué)仿真軟件,。

在近50年(直1975年起)的時間內(nèi),,他一直是編寫仿真器的大神。無論你熟悉的LTSPICE,、PSPICE還是NGSPICE,,都是出自他之手。
有著幾十年開發(fā)物理仿真軟件經(jīng)驗的他認為,,最好的仿真軟件應(yīng)該來自于實際關(guān)注和使用該軟件的人,,而并非軟件公司。他自認為開發(fā)的LTSPICE的性能可以勝過任何銷售的商業(yè)軟件,,目的就是為了讓任何人在任何代價下都可以使用到高性能的SPICE程序,。 
今天,我們習(xí)慣于說仿真電路為“SPICE一下電路”,,就像說“百度下這個問題”一樣的自然,。

大神新作,電源仿真器新生代誕生

Qorvo在2023年推出的電源仿真器QSPICE則是Mike匯集近50年經(jīng)驗的最新力作,,面市僅半年時間的絕對“新生代”,!

這一款仿真器是Mike從零開始構(gòu)建的全新仿真工具,具有卓越SPICE技術(shù)基礎(chǔ)功能的全新SPICE代碼,,實現(xiàn)了全新一代混合模式電路仿真,。通過提升仿真速度、功能和可靠性,,為電源和模擬設(shè)計帶來更高的設(shè)計效率,。
與傳統(tǒng)仿真器比較,其中一個關(guān)鍵的區(qū)別在于它提供混合信號仿真:支持大量數(shù)字電路網(wǎng)絡(luò)是SPICE仿真器的一大進步,;加入數(shù)字電路的目的主要是考慮到電源工程師的需求,即為他們帶來模擬電路和系統(tǒng)的能力,。這些電路和系統(tǒng)還結(jié)合了RF技術(shù),,既能處理高功率電平,,又能保持RF性能、效率及可靠性,。


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處于智能時代潮流前沿的Mike是懂工程師的新需求的,,例如他在QSPICE中就結(jié)合AI和機器學(xué)習(xí)應(yīng)用中所采用的仿真,仿真引擎采用了先進的數(shù)字方法,,并針對現(xiàn)代運算硬件進行優(yōu)化,,包括GPU渲染的用戶界面及SSD感知存儲管理,從而顯著提高了速度和精度,。

過去,,電源設(shè)計師依賴于模擬電路和硅電源開關(guān)。如今,,數(shù)字控制和化合物半導(dǎo)體已成為先進電源設(shè)計的常見元素,。無論工程師是為汽車電池充電開發(fā)AI算法、優(yōu)化脈沖雷達電源,,還是評估最新的碳化硅FET,,都可以完美勝任。

走心設(shè)計,,讓虐心體驗成為往事

有過電路仿真經(jīng)驗的,,大概都會有各種糟心的體驗。下面是網(wǎng)上一些工程師網(wǎng)友常見的吐槽截圖:

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運行仿真的效率是常見的槽點,,為此Mike基于Qorvo基準測試和一套具有挑戰(zhàn)性的測試電路,,縮短了總體運行時間,并達到100%的完成率,。相比之下,,如使用其它流行SPICE仿真器運行相同的測試電路,失敗率高達15%,。這背后是因為Mike采用了具有更卓越的SPICE技術(shù)基礎(chǔ):例如消除了器件的I-V不連續(xù)性,,從而獲得更快的仿真;為了提高精度,,Qorvo提供了用于高階晶體管級仿真的詳細晶體管模型,,并完全重新架構(gòu)了基于誤差的自適應(yīng)時間步長控制。

對模型庫的支持能力無疑也是非常重要的,。Qorvo提供定期更新的QSPICE模型庫,,其中包括Qorvo的碳化硅和高級電源管理解決方案,使客戶能夠輕松利用Qorvo電源進行評估和設(shè)計,。值得一提的是,,用戶還可以創(chuàng)建自己的模型并將其集成到軟件中,亦或輕松導(dǎo)入第三方模型,,包括其它IC制造商都可以提供在其上運行的專有加密模型,。

QSPICE軟件包括多個可執(zhí)行程序,,用于處理模式采集、仿真,、波形顯示和后處理——所有程序均在本地運行,。主程序QUX.exe根據(jù)需要調(diào)用其它可執(zhí)行程序。除此之外,,QSPICE還有很多“貼心”的特色:例如它可在裝有GPU加速器的Windows PC上運行,,以獲得高質(zhì)量實時圖形;它還可以通過物理隔離(air-gapped)方式運行——這作為一種安全措施,,用于將用戶的計算機或網(wǎng)絡(luò)與外部連接隔離,。此外,甚至用戶還可以將C++或Verilog源代碼寫入本地目標代碼,,以便更快速,、更高效地執(zhí)行仿真,從而讓在合理的時間范圍內(nèi)執(zhí)行更龐大,、更復(fù)雜的仿真成為可能,。

QSPICE推出初期就獲得超過1,000位用戶進行了beta測試,以下是其中一些用戶的評價:

QSPICE,!我認為,,SPICE已經(jīng)升級至最高技術(shù)水平。

其強大的速度與直觀性確實令人驚嘆!

我在第一次使用QSPICE時沒有遇到任何問題,;其GUI直觀簡單,。


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