您熟悉的大部分EDA軟件,大概率都是來自軟件設計公司。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。
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,最好的仿真軟件應該來自于實際關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
而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從零開始構建的全新仿真工具,具有卓越SPICE技術基礎功能的全新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,為電源和模擬設計帶來更高的設計效率。
與傳統(tǒng)仿真器比較,其中一個關鍵的區(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)還結合了RF技術,既能處理高功率電平,又能保持RF性能、效率及可靠性。
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中就結合AI和機器學習應用中所采用的仿真,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,電源設計師依賴于模擬電路和硅電源開關。如今,數(shù)字控制和化合物半導體已成為先進電源設計的常見元素。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:
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技術基礎: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,并完全重新架構了基于誤差的自適應時間步長控制。
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。