MATLAB e Simulink per lo sviluppo di semiconduttori

MATLAB® e Simulink® facilitano l’esplorazione dei vari scenari di progettazione e la progettazione top-down di dispositivi a semiconduttore, consentendo agli ingegneri di collaborare per descrivere, analizzare, simulare e verificare i loro sistemi multidominio grazie a una combinazione di approcci di modellazione e di livelli di astrazione. I domini possono essere: analogici, digitali, RF, software e termici; l’astrazione può spaziare dal livello del transistor al livello dell’algoritmo.

I modelli di sistema, gli ambienti di verifica e i casi di test definiti in MATLAB e Simulink possono essere riutilizzati negli strumenti EDA in vari modi, tra cui co-simulazione, esportazione di modelli, test bench e vettori di test, come anche attraverso la generazione di codice C e HDL. Tali funzionalità integrano i workflow di progettazione, verifica e implementazione di sistemi, consentendo agli ingegneri di accorciare notevolmente le iterazioni di progettazione, di ridurre il rischio di ritardo rispetto alle scadenze e favorendo l’integrazione continua tra le modifiche apportate al progetto e le specifiche.

“Grazie agli strumenti offerti da MathWorks, abbiamo potuto individuare l’algoritmo migliore. Poiché il modello era molto più veloce del nostro simulatore circuitale, siamo riusciti a trovare più rapidamente gli errori di implementazione, accelerando pertanto i tempi di immissione sul mercato.”

Cory Voisine, Allegro MicroSystems

MATLAB e Simulink per lo sviluppo di semiconduttori

Progettazione digitale

Modella e simula sistemi digitali usando algoritmi wireless, di visione e di elaborazione di segnali, in combinazione con numerose funzioni matematiche e trigonometriche e logica complessa di controllo dello stato. Costruisci i tuoi modelli sfruttando un livello di astrazione in grado di garantire il giusto compromesso tra precisione e velocità di simulazione. Ciò consente di esplorare lo spazio di progettazione in modo più rapido ed efficace, portandoti a fare le scelte più oculate in merito all’architettura del sistema e alle quantizzazioni. È possibile importare i modelli esistenti di Verilog®, VHDL® e C/C++ ai fini dell’integrazione continua.

Esegui la simulazione e la co-progettazione hardware/software di System-on-Chip (SoC) con MATLAB e Simulink, così da tenere in considerazione sia l’architettura SoC che l’esecuzione delle attività e gli effetti del sistema operativo. Ciò consente di analizzare in modo altamente affidabile le prestazioni del software e l’uso dell’hardware fin dalle prime fasi del processo di sviluppo del prodotto.


PLL a N frazionario con un modulatore delta-sigma.

Profilo del rumore di fase per un VCO.

Progettazione di sistemi analogici e ibridi

Abbina e simula in tutta facilità componenti analogici, digitali, software e RF con MATLAB e Simulink, velocizzando il processo di valutazione di più alternative di progettazione e ottimizzando le prestazioni del sistema. 

Progetta e analizza i componenti di sistemi analogici e ibridi, come ADC, PLL, convertitori di potenza e SerDes, a partire dalle librerie e dai modelli di riferimento di MathWorks®. A livello di sistema, esplora rapidamente i tradeoff relativi all’architettura, valuta gli effetti dei disturbi fisici (come il rumore di fase, il jitter, la non linearità, le perdite e gli errori di tempistica), quindi verifica come si comporta il circuito in condizioni e in scenari diversi. 

Riutilizza i test bench e i modelli di MATLAB e Simulink in ambienti di progettazione di circuiti integrati e stampati, come Cadence® Virtuoso® AMS Designer e Cadence® PSpice®. In tal modo, il processo di implementazione risulta più rapido e il divario tra l’ingegneria dei sistemi e la progettazione ASIC si restringe.


Progettazione di RFIC e sistemi

Progetta, analizza e simula sistemi RF utilizzando dati di misurazione come parametri S, specifiche delle schede tecniche o proprietà fisiche. Costruisci modelli di ricetrasmettitori RFIC e integrali con algoritmi di elaborazione del segnale digitale e logica di controllo per simulare con precisione architetture adattive come il controllo automatico del guadagno (AGC), la predistorsione digitale (DPD) e le reti di corrispondenza sintonizzabili. Integra il front-end RF con array di antenne per modellare architetture di beamforming tenendo conto dell’accoppiamento in campo vicino e lontano.

Con MATLAB e Simulink è possibile modellare sistemi RF a diversi livelli di astrazione. La simulazione circuit envelope consente di effettuare una simulazione altamente affidabile e multiportante di reti con topologie arbitrarie. L’analisi del bilanciamento armonico calcola gli effetti della non linearità sul guadagno e sui punti di intercettazione di secondo e terzo ordine (IP2 e IP3). La libreria Equivalent Baseband consente di effettuare una simulazione rapida e a tempo discreto per valutare le prestazioni di sistemi RF a cascata single carrier.

MATLAB fornisce inoltre funzioni, app ed esempi di riferimento conformi agli standard LTE, 5G, WLAN e Bluetooth per modellare, simulare e verificare vari sistemi di comunicazione. È possibile configurare, simulare, misurare e analizzare link di comunicazioni end-to-end. È inoltre possibile creare e riutilizzare un test bench di conformità per verificare che i tuoi progetti, prototipi e implementazioni siano conformi agli standard RF.


Sistema di gestione delle batterie

Il sistema di gestione delle batterie (BMS) è responsabile del funzionamento sicuro, delle prestazioni e della durata delle batterie in diverse condizioni ambientali e di carica e scarica. Le funzionalità di modellazione e simulazione di Simulink consentono lo sviluppo di BMS, tra cui formulazione e parametrizzazione di circuiti equivalenti a celle singole, progettazione di circuiti elettronici, logica di controllo, generazione automatica di codice, verifica e convalida.

Inoltre, è possibile generare codice C o HDL dai modelli Simulink per la prototipazione rapida di sistemi o microcontroller. Ciò consente di eseguire simulazioni in tempo reale per la verifica Hardware-In-the-Loop (HIL) al fine di convalidare l’algoritmo prima dell’implementazione hardware.


Verifica

Verifica modelli MATLAB e Simulink in modo strutturato, definendo ambienti di verifica, casi di test e proprietà formali. L’utilizzo di strumenti di regressione e motori formali consente di individuare eventuali bug nelle prime fasi della progettazione. Gli strumenti di misurazione di coverage e tracciabilità dei requisiti consentono di quantificare i risultati di verifica.

Esporta modelli di sistemi, ambienti di verifica e casi di test come componenti SystemVerilog DPI-C o UVM e riutilizzali come driver, checker o modelli di riferimento nelle tue simulazioni EDA. È inoltre possibile utilizzare la cosimulazione per confrontare i modelli MATLAB e Simulink con le loro rappresentazioni HDL o SPICE.


Implementazione dell’RTL

Concentrati sull’ottimizzazione dell’architettura hardware degli algoritmi piuttosto che sulla codifica: affina e verifica progressivamente i modelli dei sistemi digitali e convertili in codice RTL. Una volta verificata la funzionalità dell’architettura hardware dell’algoritmo, la generazione automatica del codice garantisce la corretta implementazione delle intenzioni effettive del progettista. Rispetto alla codifica manuale, questo workflow non solo consente un’analisi più rapida delle varie opzioni di architettura, ma rende anche il processo complessivamente più agile, capace quindi di adattarsi più velocemente alle modifiche.


Produzione di semiconduttori

La resa è il fattore più importante nell’utilizzo dei semiconduttori. Con MATLAB e Simulink è possibile sviluppare, integrare e distribuire sistemi con tecnologie quali deep learning, manutenzione predittiva ed elaborazione di immagini. Questi sistemi consentono di aumentare la resa produttiva migliorando il controllo dei processi dei semiconduttori, riducendo al minimo i costi di manutenzione tramite l’utilizzo di un sistema di fotolitografia con rilevamento dei guasti e migliorando l’affidabilità delle apparecchiature grazie alla stima della vita utile residua di una macchina.


Test di semiconduttori

Utilizza MATLAB per effettuare bench test per semiconduttori. MATLAB consente di comunicare direttamente con l’apparecchiatura di verifica tramite driver per strumenti o comandi di testo. È possibile trasmettere la forma d’onda generata in MATLAB a uno strumento come stimolo al Design Under Test (DUT). In alternativa, è possibile acquisire i dati di misurazione dal DUT e inviarli a MATLAB per la post-elaborazione, l’analisi e la visualizzazione. Inoltre, è possibile automatizzare i test, verificare le progettazioni hardware e realizzare sistemi di verifica basati sugli standard LXI, PXI e AXIe.