一种融合型电路性能建模的方法与装置与流程

本发明属于集成电路仿真领域，具体涉及一种融合型电路性能建模的方法与装置。

背景技术：

1、在集成电路领域中，一般通过前仿或后仿来评估电路性能。前仿即电路图的仿真，后仿则还需要考虑版图中线的电阻、寄生电容等因素；就建模必须的统计仿真和数据采集而言，电路图仿真(前仿)结果具有容易获得和数据噪声小的特点。通过调整仿真误差控制选项，可以保证数据的可靠性和一致性。采用小尺寸工艺制成的集成电路，其版图的寄生效应对电路性能有很大的影响。需要在完成版图设计后，提取寄生参数，生成包含寄生参数的网表进行后仿真(post-layout simulation)，进行流片之前最后的验证。后仿耗时通常较前仿耗时高一两个数量级。

2、然而在电路图设计空间探索和优化阶段是无法获得准确的版图寄生参数的，更重要的是对于众多种类的模拟集成电路，即使完成了消耗大量计算资源的后仿真，其仿真结果与流片后的测量结果仍有存在巨大的偏差。有鉴于此，业界通常的采用方法是多次实验流片，每次实验包含多个设计选项组合，帮助模拟设计师在头脑中建立设计选项与实验结果粗略的相关性。对于工程师而言，仅通过集成电路仿真的性能表现来调整设计是信心不足的，也难以达到预期效果，参数的不确定带来了模拟集成电路设计的周期延长以及成本升高。而由于技术、耗时和流片资源上的限制，只能有限的选择流片和测试设计选项组合，用传统方法也不足以产生足够数据拟合有效的预测模型。

3、因此，有必要进行进一步的电路性能建模研究，以解决模拟集成电路领域中因制造工艺与物理尺寸的原因影响仿真结果与实际差异性较大的问题，从而提升模拟集成电路设计效率，降低研发成本。

技术实现思路

1、针对现有技术中所存在的不足，为了提升集成电路设计eda工具的仿真预测准确度，本发明提供了一种融合型电路性能建模的方法，包含以下步骤：

2、s1、基于大规模仿真数据与电路设计参数组合数据，建立电路图仿真性能参数模型；

3、s2、基于特定电路设计参数组合进行实验流片；所述特定设计参数组合来自于电路图仿真性能参数模型/待迭代融合型电路性能参数模型的参数设计优化，或来自于人工定向选择；

4、s3、对实验流片成功后的芯片进行测试，产生实验数据；

5、s4、以所述实验数据为参考目标，特定电路设计参数组合为输入，计算回归模型的函数关系，形成融合型电路性能参数模型，以进行电路性能预测或评价。

6、进一步的，在步骤s3中，所述回归模型函数的函数关系为：

7、或

8、

9、其中，为电路图仿真性能参数模型函数，为电路设计参数组合的矢量数据，为的子集；a0，b0，c0为通过数据拟合或方程求解确定的相关系数。

10、进一步的，在步骤s2中，还包含如下步骤：

11、s201、基于需要进行电路性能建模的模拟电路，确定若干不同微调拓扑结构；

12、s202、结合各微调拓扑结构与电路设计参数组合数据，形成统一的采样空间；

13、s203、基于各微调拓扑结构、电路设计参数组合以及它们的采样空间，采样形成大量不同的参数值组合，并将其分别转化为参数化电路网表；

14、s204、对参数化电路网表开展仿真，得到其对应电路性能的仿真数据。

15、本发明还提出了一种融合型电路性能建模装置，包含第一模块、第二模块与第三模块；其中第一模块用于实现如上所述的一种融合型电路性能建模方法中，运行或实现电路图仿真性能参数模型的建立与仿真的功能；第二模块用于接收或传递所述实验数据；第三模块用于基于所述实验数据、仿真数据与电路设计参数组合数据，分析回归拟合关系以获得拟合参数，并建立回归模型函数；第一模块中，包含电路图仿真性能参数模型函数为电路设计参数组合的矢量数据；所述第一模块的输出与第二模块的输出分别作为第三模块的输入。

16、相比于现有技术，本发明将小规模的实验流片后测得的实验数据与仿真数据进行融合分析，并建立回归模型，并进一步扩展到整体的电路图仿真性能参数模型的替换，使得在进行新的模拟集成电路仿真时，仿真获得的性能表现与实际性能表现的偏差更小，相关电路设计参数的组合对应的电路性能调整变化趋势将更加确定与清晰。结合大规模电路图仿真和人工智能建模，能够进一步的快速确定最优电路设计参数组合，通过实验验证后在若干参数优中选优，由此可以减少流片次数，降低研发投入，加快设计周期，提高设计效率。

技术特征：

1.一种融合型电路性能建模的方法，其特征在于：包含以下步骤：

2.如权利要求1所述的一种融合型电路性能建模的方法，其特征在于：所述电路设计参数组合包含元器件电性参数，还包含仿真电路所涉及的物理尺寸参数和/或pvt参数；所述pvt参数包含工艺漂移参数、电压参数与温度参数。

3.如权利要求1所述的一种融合型电路性能建模的方法，其特征在于：在步骤s3中，所述回归模型函数的函数关系为：

4.如权利要求2所述的一种融合型电路性能建模的方法，其特征在于：在步骤s1中，所述电路图仿真性能参数模型基于机器学习模型、人工智能模型或统计模型中的其中一种进行建立。

5.如权利要求4所述的一种融合型电路性能建模的方法，其特征在于：在步骤s1中，采用人工神经网络作为电路图仿真性能参数模型，并使用超参数优化方法实现自动建模。

6.如权利要求5所述的一种融合型电路性能建模的方法，其特征在于：在步骤s2中，设计优化的方法包含暴力枚举、进化算法、退火算法、列文伯格-马夸尔特法中的其中一种或者这些算法的结合，产生多个接近设计目标的电路设计参数组合，以用于实验流片和产生实验数据。

7.如权利要求1所述的一种融合型电路性能建模的方法，其特征在于：在步骤s1中，还包含如下步骤：

8.如权利要求7所述的一种融合型电路性能建模的方法，其特征在于：所述微调拓扑结构参数是在需要进行电路性能建模的模拟电路拓扑结构参数基础上，通过添加、删减、变换某电路元器件的方式中的一种或几种实现拓扑结构参数微调。

9.如权利要求7所述的一种融合型电路性能建模的方法，其特征在于：采样的方法为拉丁超立方抽样方法。

10.一种融合型电路性能建模的装置，其特征在于：包含第一模块、第二模块与第三模块；其中第一模块用于实现如权利要求1至权利要求9任一项所述的一种融合型电路性能建模方法中，运行或实现电路图仿真性能参数模型的建立与预测的功能；第二模块用于接收或传递所述实验数据；第三模块用于基于所述实验数据、仿真数据与电路设计参数组合数据，分析回归拟合关系以获得拟合参数，并建立回归模型函数；第一模块中，包含电路图仿真性能参数模型函数为电路设计参数组合的矢量数据；所述第一模块的输出与第二模块的输出分别作为第三模块的输入。

11.如权利要求10所述的一种融合型电路性能建模的装置，其特征在于：所述第二模块按照电路设计参数组合数据与实验数据的对应结构，接收所述实验数据。

12.如权利要求11所述的一种融合型电路性能建模的装置，其特征在于：所述第一模块输出电路设计参数组合数据至第二模块，所述第二模块匹配或调整电路设计参数组合数据与实验数据的对应关系，以传递至第三模块。

技术总结
本发明提供了一种融合型电路性能建模的方法。将小规模的实验流片后测得的实验数据与电路图仿真数据进行融合分析，建立电路性能参数回归模型，使得在进行新的模拟集成电路预测时，获得的性能表现与实际性能表现的偏差更小，相关电路设计参数的组合对应的电路性能调整变化趋势将更加确定与清晰。结合大规模电路图仿真和人工智能建模，采用基于模型的优化算法能够进一步的快速确定最优电路设计参数组合，由此可以减少流片次数，降低研发投入，加快设计周期，提高设计效率。

技术研发人员：方刚,董威,赵镇鑫,顾佳栋
受保护的技术使用者：杭州四维映射软件有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/3/31