[发明专利]通过时域划分实现并行计算的电路仿真方法

说明书

技术领域

本发明属于集成电路设计技术领域，特涉及EDA领域中获得电路时域特性的分析方法。

背景技术

电子设计自动化(EDA)是以软件为载体的用于在设计阶段分析预测集成电路性能的方法。电路仿真，例如Synopsys公司的产品HSPICE或者Cadence公司的产品Spectre，是用于电路分析的EDA方法。电路仿真所针对的对象是采用电路网单或其它形式描述的电路。电路由晶体管，电阻，电容等元件连接组成。各元件之间连接的部分称为节点。电路仿真通过采用一定的器件模型计算得到电路的电学特性，例如获得电路中节点的电压和支路的电流。

电路仿真通过基尔霍夫电压和电流定律建立方程并求解方程，其实施步骤通常由两部分组成。第一部分为电路方程的建立。在电路方程的建立阶段，电路仿真根据电路结构以及电路中节点的电压和支路的电流建立方程。第二部分是电路方程的求解。具体求解的方程的类型依不同的电路仿真方法而不同，包括微分方程、线性方程和非线性方程。

瞬态分析是一种电路仿真方法，主要根据电路结构、驱动信号以及仿真参数(输入信息)计算出电路中各个节点的电压随时间变化的曲线(输出结果)。

瞬态分析的输入通常包含以下信息：

1)电路结构：电路的元件组成与拓扑结构。

2)驱动信号：电路的外部激励信号。

3)仿真参数：所需要做的仿真的属性，例如仿真类型、总时间，步长，精度等。

瞬态分析的输出通常为电路中各个节点的电压随时间变化的曲线，又称为各个节点电压的波形。利用这个波形可以进行进一步的后处理来得到其它想要的信息，例如电路的频谱特性等。

瞬态分析的方法可以看作是在一个给定的初始条件下，通过建立并求解电路对应的常微分方程(1)

dxdt=f(x,u),x|t=0=x0---(1)]]>

来得到电路各个节点随时间变化的波形。式(1)中，x称为状态，表示电路节点的电压或支路的电流；x₀表示初始状态；u表示电路的驱动信号；f(x，u)由电路结构决定。其中，x为待求量。

随着集成电路规模和性能的不断提高，电路仿真的计算量日益增大。尤其对于数-模混合(即包含数字电路成分又包括模拟电路成分)的集成电路，由于其规模大，功能复杂，因而仿真需要很长时间。模-数转换器和锁相环是数-模混合电路中的两类典型的电路，它们在工业上的应用十分广泛。一个典型的模-数转换器电路的瞬态分析消耗的仿真时间通常达到几天到几周。对于高精度的模-数转换器，所需要的仿真时间更长。这大大地制约了电路设计的效率，不仅提高了电路设计的人工成本，而且延长了电路产品的上市时间，进而使产品的竞争力降低。