第一章
概
论
§1.1 HSPICE 简介
随着微电子技术的迅速发展以及集成电路规模不断提高, 对电路性能的设计 要求越来越严格, 这势必对用于大规模集成电路设计的 EDA 工具提出越来越高的 要求.自 1972 年美国加利福尼亚大学柏克莱分校电机工程和计算机科学系开发 的用于集成电路性能分析的电路模拟程序 SPICE(Simulation Program with IC Emphasis)诞生以来,为适应现代微电子工业的发展,各种用于集成电路设计的 电路模拟分析工具不断涌现.HSPICE 是 Meta-Software 公司为集成电路设计中 的稳态分析, 瞬态分析和频域分析等电路性能的模拟分析而开发的一个商业化通 用电路模拟程序, 它在柏克莱的 SPICE (1972 年推出) MicroSim 公司的 PSPICE , (1984 年推出)以及其它电路分析软件的基础上,又加入了一些新的功能,经 过不断的改进,目前已被许多公司,大学和研究开发机构广泛应用.HSPICE 可 与许多主要的 EDA 设计工具,诸如 Candence,Workview 等兼容,能提供许多重要 的针对集成电路性能的电路仿真和设计结果.采用 HSPICE 软件可以在直流到高 于 100MHz 的微波频率范围内对电路作精确的仿真,分析和优化.在实际应用中, HSPICE 能提供关键性的电路模拟和设计方案, 并且应用 HSPICE 进行电路模拟时, 其电路规模仅取决于用户计算机的实际存储器容量.
§1.2 HSPICE 的特点与结构
HSPICE 除了具备绝大多数 SPICE 特性外,还具有许多新的特点,主要有: ! 优越的收敛性 ! 精确的模型参数,包括许多 Foundry 模型参数 ! 层次式节点命名和参考 ! 基于模型和库单元的电路优化,逐项或同时进行 AC,DC 和瞬态分析中的 优化 ! 具备蒙特卡罗(Monte Carlo)和最坏情况(worst-case)分析 ! 对于参数化单元的输入,出和行为代数化 ! 具备较高级逻辑模拟标准库的单元特性描述工具 ! 对于 PCB,多芯片系统,封装以及 IC 技术中连线间的几何损耗加以模拟 在 HSPICE 中电路的分析类型及其内部建模情况如图 1.2.1 和图 1.2.2 所示:
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图 1.2.1HSPICE 的电路分析类型
图 1.2.2 HSPICE 的内部建模技术
集成电路设计中的分析和验证是一种典型的围绕一系列结构的试验和数据 管理.在电路性能分析中,一般都要在不同应用条件下,根据需要加入各种容差 和限制后进行直流分析 (.DC) 交流分析 , (.AC) 和瞬态分析 (.TRAN) HSPICE . 模拟时的程序结构如图 1.2.3 所示
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图 1.2.3 HSPICE 模拟时的程序结构
HSPICE 能够通过不同的源文件去访问各种输入和模拟控制信息, 并绘制和 输出有关节点的分析曲线和结果.图 1.2.4 表示了 HSPICE 模拟过程中各数据的 状态.
图 1.2.4 HSPICE 模拟过程各数据状态
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§1.3 HSPICE 的输入与输出文件
HSPICE 根据输入网表(netlist)文件运算并产生仿真结果,仿真结果存储 在输出列表文件或图形数据文件之中. HSPICE 读或写的文件都与当前的电路设计有关, 而且都采用电路设计名作 为前缀.一般情况下,与一个设计有关的所有文件都存放在同一目录下面. 一.文件名的后缀 1.HSPICE 输入文件 配制文件 初始化文件 直流工作点初始化文件 输入网表文件 库输入文件 模拟转移数据文件
meta.cfg hspice.ini .ic .sp .d2a
2.HSPICE 输出文件 输出列表 .lis 或由用户自己定义 瞬态分析结果 .tr#+ 瞬态分析测量结果 .mt# 直流分析结果 .sw#+ 直流分析测量结果 .ms# 交流分析结果 .ac#+ 交流分析测量结果 .ma# 硬拷贝图形数据 .gr#++ 数字输出 .a2d FFT 分析图形数据 .ft#++ 子电路交叉列表 .pa# 输出状态 .st# 工作点节点电压(初始条件) .ic # :代表扫描分析序号或者硬拷贝文件序号,一般从 0 开始. +:表示在用.POST 语句产生图形数据后该文件才被确立. ++:表示该文件需要一个.GRAPH 语句或有一个针对 meta.cfg 文件中存在的 文件的地址计数器.该文件在 HSPICE 的 PC 版中不产生. +++:表示只有当应用了.FFT 语句后该文件才被确立. 二. 输入网表文件

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