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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?yàn)椤白詈玫姆抡婀ぞ卟皇莵碜攒浖?,而是來自半?dǎo)體芯片制造商?!?/strong>

——Mike Engelhardt


一個人的“倔強(qiáng)”,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M(jìn)ike Engelhardt。

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半個世紀(jì)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(yàn)的他認(rèn)為,最好的仿真軟件應(yīng)該來自于實(shí)際關(guān)注和使用該軟件的人,而并非軟件公司。他自認(rèn)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(yàn)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(shí)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(jìn)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(jī)器學(xué)習(xí)應(yīng)用中所采用的仿真,仿真引擎采用了先進(jìn)的數(shù)字方法,并針對現(xiàn)代運(yùn)算硬件進(jìn)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(jìn)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(dá)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(yàn)成為往事

有過電路仿真經(jīng)驗(yàn)的,大概都會有各種糟心的體驗(yàn)。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(yùn)行仿真的效率是常見的槽點(diǎn),為此Mike基于Qorvo基準(zhǔn)測試和一套具有挑戰(zhàn)性的測試電路,縮短了總體運(yùn)行時間,并達(dá)到100%的完成率。相比之下,如使用其它流行SPICE仿真器運(yùn)行相同的測試電路,失敗率高達(dá)15%。這背后是因?yàn)镸ike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(xì)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(jìn)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(yùn)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(yùn)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(yùn)行,以獲得高質(zhì)量實(shí)時圖形;它還可以通過物理隔離(air-gapped)方式運(yùn)行——這作為一種安全措施,用于將用戶的計算機(jī)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(biāo)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(jìn)行了beta測試,以下是其中一些用戶的評價:

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

其強(qiáng)大的速度與直觀性確實(shí)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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