在线咨询
eetop公众号 创芯大讲堂 创芯人才网
切换到宽版

EETOP 创芯网论坛 (原名:电子顶级开发网)

手机号码,快捷登录

手机号码,快捷登录

找回密码

  登录   注册  

快捷导航
搜帖子
查看: 7664|回复: 15

[原创] SPICE简史(4)

[复制链接]
发表于 2015-9-13 09:05:45 | 显示全部楼层 |阅读模式

马上注册,结交更多好友,享用更多功能,让你轻松玩转社区。

您需要 登录 才可以下载或查看,没有账号?注册

x

商业SPICE的演变




前面我们提到当CANCER出来的时候就有人意识到了它的商业价值。毫无疑问,SPICE的出世必定会有人把它商业化。事实确实如此。八九十年代是商业SPICE出现的高峰期。至少有几十个SPICE的变种冒出来。有的获得了巨大成功,有的毫无声息的消失了,有的还在惨淡经营着。同学,如果你想创业,这里面有太多的经验和教训了。


我们先来说说HSPICE


记得我们前面讲过的批处理运行吧。在当时的大公司里,这是电路仿真标准的运行方式,但这么做的效率太低了。设计者需要尽量短的时间看到仿真结果,然后修改电路参数再做仿真。如此多次以达到最佳结果。有俩个孪生兄弟ShawnHaileyKimHailey,当时都在AMD做设计,看到了这里面的问题。与其让几百个客户排队等一个银行柜员,为什么不让每一个客户都有一个柜员呢?问题就是商机。他们决定跳出来开自己的公司。于是78年,Meta-Software成立了,他们把改进的SPICE变种取名为HSPICE(你现在明白了吧,为什么要以H开头?这可是兄弟俩姓的第一个字母啊)。他们把SPICE2从大型机移植到了VAX小型机上,后来又移植到Sun工作站上。就这样,借着计算机硬件改朝换代的东风,越来越多的公司开始使用HSPICE了。直到如今,这个HSPICE成了工业界的金标准。只要你做个仿真器,人们一定会跟
HSPICE比结果的。而且,在
SPICE前面加一个字母成了时尚。到今天,有人开玩笑说A-SPICE一直到Z-SPICE都已经被人用过了(当然,HSPICE仍然是最出名的)。


有人可能会问:要是我当时也把SPICE移植到小型机上,我是不是也可以成功?呵呵,成功的要素有很多,光用一条是远远不够的。比如说用户的反馈就是相当重要的一条。举个例子,HSPICE是第一个把器件模型库卡(.LIB)和结果测量卡(.MEASURE)做进去的。像这样的例子还有很多。这些虽然不是什么革命性的技术创新,但它们很实用,能大大提高用户的使用效率。甚至某些时候,对用户来说,这样的小改进比创新的算法更重要。


前面我们提到了七八十年代有很多的MOSFET器件模型。HSPICE把能拿到的器件模型都收进去了。所以,HSPICEMOSFET器件模型是最全的(不信的话,你就去拿本HSPICEMOSFET模型手册读一下注意,它是一本独立的手册。也就是说,光是它里面的七八十个MOSFET模型就是一本书了)。但这样还不够。Meta还开发了自己的MOSFET模型:Level28。他们跟用户的工艺线紧密联系。在工艺线流片之前,相应的器件模型参数已由芯片加工厂(foundry)提供给芯片设计者了。如果你是设计者,你还能不用它吗?这样做的结果直接导致了HSPICE用户群急速的扩大。就像滚雪球一样,一旦超过了临界质量(criticalmass),它自己就会越滚越大。据Meta-Software的人说,在公司巅峰的时候,他们的销售员就是一台传真机。你只要把传真机号码告诉客户,他们就把订单发来啦(那时候的钱真好赚啊,当然公司里肯定不止一台传真机)。从78年成立到96年这18年期间,公司一共卖出了一万一千多套HSPICE,它的年成长率达到了25-30%


1996Meta-SoftwareAvant!收购。到2001年,Avant!又被Synopsys收购。关于Avant!的故事有很多。这个公司(包括它的头JerryHsu)就像EDA业界的一匹黑马。它的故事足可以写另一个长篇了。这里且按下不表。


Meta-Software兄弟俩中的老大,ShawnHailey,已于2011年去世。在此之前,他把自己的名字改成了AshawnaHailey


ashawna_hailey.png







PSPICEHSPICE一样,PSPICE的故事也跟它的名字有关。首先,这第一个字母“P”并不是其创始人的名字。事实上,创始人的名字WolframBlume里根本没有字母“P”。那这字母“P”到底是什么意思呢?对了,它就是PCPSPICE的发展跟PC的发展是密不可分的。但这并不是PSPICE的初衷。
时间回到1984年,那时WolframBlume从加州理工(CalTech)毕业加入南加州一家半导体公司。工作中,他听到很多抱怨,说公司内部的SPICE速度太慢了。这位老兄也不含糊,立马对其SPICE来了一个详尽的分析。结果发现,大部分时间花在了算MOSFET模型的方程上(记得前面我们讲的MOSFET的复杂性吧)。他一想,如果能用硬件来并行处理这些方程,岂不就可以加快仿真速度了吗(呵呵,又是一个看到商机的主)?恰恰那个时候英特尔推出了支持硬件并行的8085/8086/8087。说干就干。这位老哥创立了MicroSim公司。又是在这时,IBM推出了基于Intel芯片的IBMPC。另一个机会又来了:只要把SPICE从大型机上移植到PC上就行了。这事儿比起第一个事儿简单太多了。可是,人们当时认为PC就是个游戏机而已,没人拿它来做什么正经事儿(呵呵,看看现在不还是这样吗?)。所以,这位老哥并没有把这第二件事看得太重,而是集中绝大部分精力和资源去做硬件并行。
当时的IBM-PC640KB内存。最大的数组只允许64KB内存。而SPICE是用一个巨长的数组来存储所有的数据。把SPICE的数据放到IBM-PC的结构,用这位老哥的话说,就像把一只鲸鱼塞进一个金鱼缸里。但他们做到了(中间略去他们N个睡不着的工作之夜)。并行硬件的确加快了方程的处理,可他们也快没钱了。这位老兄忽然想到,咱不是把SPICE移植到PC上了吗?咱就先卖着这个软件,用卖它的钱继续开发咱的并行硬件。就这样,PSPICE就开始在PC上出现了。

最初这位老兄想卖硬件加速器的PSPICE版本,可结果恰恰相反,俩年后,纯软件的PSPICE卖出去了一千多套,而硬件加速器只卖了俩套。到这时候,这位老兄也明白了。做硬件吃力不讨好,市场并不需要。他把卖出去的俩套硬件加速器又自己买了回来(当然又半卖半送给人家N套纯软件的版本)。
同学你看,一个高新复杂的技术并不一定会做出一个卖座的产品。反过来,一个貌似简单的技术可能很受市场的欢迎。另外,PSPICE虽然不是赚钱最多的,但它的用户数绝对是最大的(遍及全世界五大洲)。你可以下载一个免费的PSPICE用。当然,只限于十个晶体管。但这对一般学生的学习来讲,大部分情况下已经够用了(想一想当年的大型机也就只能算这么多)。你如果在网上搜一搜,就会发现阿拉伯语(以及其他语言)的PSPICE教材。你如果是在校生的话,很可能也在用PSPICE
下面是PSPICE第二版的封面。

pspice.png






MicroSim1998年被OrCAD收购。OrCAD2000年又被Cadence收购。
Spectre话说89年,伯克利毕业了最后一批做SPICE研究的学生。其中一个叫KenKundentKen非常有才气。他在伯克利的研究成果后来成为了安捷伦的微波仿真软件。同时他的傲气也不小。在加入了Candence后,他看到HSPICE卖的很火,就决定做个新的仿真工具去取代它。这就是Spectre。据说他用了俩个星期就写出了第一个版本(呵呵,不愧是伯克利SPICE大本营出来的)。SPECTREHSPICE要快俩三倍,还具有更高的精度及更好的收敛性。但它并没能取代HSPICE。为什么呢?一个原因是兼容性。SPECTRE的输入格式跟HSPICE有很大不同。Ken计算机编程的功底很深,他设计的Spectre的输入格式像C语言一样。虽然从计算机语言角度看,Spectre的输入比HSPICE的输入更规范,但SPICE的用户是电路设计者,他们才不管你的语言多么优美,只要好用就行。另外,如果你是个电路设计者,花了几年功夫好不容易才学会了一种语言格式,用它已经写了成百上千个电路网表,而且它们都工作的好好的,为什么要去换成另外一个呢?另外,还有一个更重要的原因,就是用户对HSPICE的信赖。这种信赖不是一时半会儿就能建立起来的。它是经过几十年,成千上万遍仿真,几百次tapeout(送出去流片)才能形成的。怎么能说换就换呢?

Ken琢磨着,既然更快更好还没办法取代SPICE,那我们就得做点SPICE没有的东西。做什么呢?恰好在九十年代中期,一种标准的设计语言Vhdl开始向模拟电路扩展,这就是VHDL-AMSVHDL的模拟电路及数模混合电路描述语言)。(这里再插一句,最早的数模混合电路描述语言是MAST,它是Analogy公司的仿真器Saber里面使用的。VHDL-AMS是基于欧洲Anacad公司开发的HDL-A语言发展而来的。后来Anacad的仿真器成为MentorEldo)。但当时还没有verilogAMS扩展(原因是VHDL主要在欧洲使用。而Verilog主要在美国使用)。Ken就想,好吧,我们也来做个标准的设计语言到Spectre里。这就是Verilog-AMSVerilog的模拟电路及数模混合电路描述语言)。不过这事儿说起来容易做起来难。首先,既然你是标准,那就要大伙儿都同意。让大伙儿都同意的事是要花时间的,没那么快。其次更重要的,是你要让模拟电路设计者来学习并使用这个语言。这可是比登天还难的事儿。如果你是一个模拟电路设计者,你想想你在学校的课本上看到的是运放的电路还是它的描述语言?当然是电路了。至少到今天为止,还没有一本模拟电路的教科书是只用描述语言的。你再看看数字电路的教材,几乎全部都是VHDLVerilog描述语言(呵呵,如果你还用晶体管来设计数字电路,那你的年龄够大了)。另外,当你做模拟设计的时候,你是在搭晶体管电路呢,还是在写描述语言?对模拟电路设计者来说,用语言而不用电路来做设计是不可想象的。反过来,对数字电路设计者来说,用电路而不用语言来做设计也是不可想象的。
Spectre-AMS做出来后,Ken发现当时的感兴趣者寥寥无几(呵呵,这哥儿们专找硬骨头啃)。那怎么办?在公司做产品是要卖钱的。Ken有点儿绝望了。这时,他想到了回去做他在学校做的老本行:射频电路仿真。至少这个功能别的SPICE还没有。他把这个想法告诉了当时Candence的市场经理JimHoganJim做了个市场调查。那时射频电路设计市场几乎不存在,只有几家做镓砷电路的算搭点边儿。当Jim把这调查结果告诉KenKen也无可奈何的耸耸肩。JimKen看了好一会儿,说,管它呢,你就做去吧。谁知道这一次却是歪打正着了。九十年代中后期正是无线通信市场腾飞的时候。很多在学校用Spectre-RF的毕业生加入了新的做射频电路芯片的设计公司。这些公司必须要用Spectre-RF做射频仿真。而Spectre-RFSpectre的一个选项。因此,Spectre也就借着Spectre-RF的东风开始流行起来了。后来,HSPICESmart-Spice也跟风在自己的SPICE中加进了RF的选项。这也算是SpectreSPICE的功能扩展做的贡献吧。


ken_kundert.png






Smart-Spice


Smart-SpiceSilvaco公司的产品。说到Silvaco,就不得不说它的创始人IvanPesicIvan来自黑山共和国(Montenegro欧洲巴尔干半岛的一个小国家)。像所有第三世界国家的穷学生一样,通过自己的勤奋努力来到美国。来美国之后,他先开了一家修车店。直到攒够了钱,才在1984年成立了Silvaco。他有一个儿子。可能是年幼时受了老爸的修车店的熏陶,决定长大了当个汽车修理工。因此学习也不上进。怎么让这小子好好学习呢?简单。有一天,老Ivan把儿子带到了圣荷塞(SanJose,硅谷一大城市)一个最破的修车店的马路对面,对儿子说:你就坐在这儿,看看汽车修理工一天的工作是什么样的。自从那一天结束以后,儿子的学习成绩就全变成A了。


说到IvanPesic,我们还不得不说他打官司的故事。Silvaco的历史上与N家公司打过官司(而且大部分都赢了)。在此我们只讲讲与Meta-Software(后被Avant!并购)的官司。话说八十年代末到九十年代初,Meta-Software和它的HSPICE如日中天,这其中它自己的Level28模型起了重要作用。Silvaco最初的产品是TCADTechnologyCAD),并不是SPICE。这时它也准备开发自己的Smart-Spice,但它拿不到HSPICELevel28模型。怎么办?Silvaco采用了一个瞒天过海的迂回战术。Silvaco有个不错的模型参数提取软件叫Utmost。它就找到Meta-Software说,你看,如果把你们的Level28模型公式放到我们的Utmost中,就会有更多的用户用你们的HSPICEMeta一想也对,就把Level28模型给了Silvaco。没成想,过了年,Silvaco自己的Smart-Spice出来了,而且里面还带着Level28模型。这下Meta-Software气坏了。就把Silvaco告上了法庭。也就在这个前后,Avant!并购了Meta-Software。但Avant!只看到了HSPICE这只下金蛋的鹅,却忽略了Meta-SoftwareSilvaco的官司。也许是因为Avant!恰恰正在和Cadence打着一场更大的官司,从而忽略了这个小案子。不管是什么原因,当法庭开庭要宣判的那一天,Avant!居然没有人出庭。这下法官可气坏了。好啊,竟敢藐视本法庭,来啊,判Avant!输,并赔Silvaco俩千万!本来Silvaco上庭前战战兢兢的,盼望着和解就不错了。这下到好,不光不用和解了,还得了一大笔钱。呵呵,人们都说国外重视知识产权。这种重视其实是来自于众多这样的动不动就成百上千万的官司。所以同学,如果你是学理工出身的,那你不妨去学学法律。如果你是学文科出身的,那你不妨去学学理工。估摸着在不久的将来,国内这样的涉及知识产权的大官司也会越来越多。做为一个懂高科技的律师(或者一个懂知识产权法律的工程师)会很抢手的。


但是,一个公司如果光靠打官司,那也是赢得不了客户的。说实话,Smart-Spice做得还是蛮不错的,价格又便宜。Smart-Spice还是第一个“基于使用时间许可证use-timebased license)的工具。这对许多小公司或个人用户是个好消息。如果你没几万美元去买高大上的商业SPICE,或者你就只需跑几次仿真,那就可以最少花十几美元用Smart-Spice完成你要做的事。这就像买车还是租车一样。卖车店能赚钱,租车店也会有很多顾客的。这不也是一个很好的商业模式吗?


IvanPesic2012年因癌症在日本去世。如今,他本来想当汽车修理工的儿子已经继承了老爸的事业,接替掌管Silvaco了。

silvaco.png






Aeolus-AS
我们应该感到骄傲这是我们中国本土的SPICE。虽然名字叫起来很拗口。光从名字上也看不出这是SPICE。它是由北京华大九天开发的。至于为什么起这样一个名字,还是请华大的刘总来解答吧(呵呵)。本人并没有用过这个工具。下面的几句话是从华大的网页上摘下来的,也算给他们做个广告吧。它是新一代高速高精度并行晶体管级电路仿真工具,能够在保持高精度的前提下突破目前验证大规模电路所遇到的容量、速度瓶颈。Aeolus-AS能够处理上千万个元器件规模的设计,仿真速度也比上一代晶体管级电路仿真工具有大幅提升,同时支持多核并行。“

还有一类是工业界但非商业(也就是不拿出来卖的)SPICE。通常它们都是在公司内部开发使用的。一般只有拥有fab的大公司(像Intel,Infenion,Motorola,Fujitsu等)才能负担得起一个开发团队。这种公司内部的SPICE基本都会有自己的器件模型。在这里我们就不多说了。

(待续)

发表于 2015-9-14 11:14:04 | 显示全部楼层
等。。。。。。
发表于 2015-9-19 16:16:40 | 显示全部楼层
哦,o,哦,good
发表于 2015-10-11 18:46:49 | 显示全部楼层
回复 3# hycmos
发表于 2015-10-28 14:49:00 | 显示全部楼层
本贴从 谈天说地 板块移动过来的,感觉到更适合本版块。
发表于 2015-11-20 20:47:02 | 显示全部楼层
大家是否看到AshawnaHailey  的照片怎么是女性?
这是因为他变性了
发表于 2016-7-27 21:27:47 | 显示全部楼层
好东西,长知识了
发表于 2016-7-30 18:54:41 | 显示全部楼层
学习了!
发表于 2016-7-31 02:44:08 | 显示全部楼层
duoxie分享
发表于 2016-11-18 17:40:32 | 显示全部楼层
感謝 長知識了
您需要登录后才可以回帖 登录 | 注册

本版积分规则

关闭

站长推荐 上一条 /1 下一条

小黑屋| 关于我们| 联系我们| 在线咨询| 隐私声明| EETOP 创芯网
( 京ICP备:10050787号 京公网安备:11010502037710 )

GMT+8, 2024-3-29 18:55 , Processed in 0.047699 second(s), 7 queries , Gzip On, Redis On.

eetop公众号 创芯大讲堂 创芯人才网
快速回复 返回顶部 返回列表