Empyrean ADA：新一代版图寄生参数分析工具

PyAether玩家

在集成电路设计中，寄生参数是决定芯片性能的关键因素之一，尤其是在先进工艺节点下，其影响愈发显著，甚至可能成为影响芯片成败的决定性因素。模拟设计的后仿真流程耗时且复杂，目前版图寄生参数调试方法尚缺乏智能化支持。例如，设计人员往往需要投入大量时间进行仿真，并通过人工Trace检查关键路径上的耦合电容。然而，对于包含数十GB寄生R/C参数的文件，人工检查显得力不从心。在检查并修改版图后，设计人员还需进行寄生参数提取和后仿真。这一调试验证流程需要反复循环，不仅对经验有极高要求，而且后仿真环节耗时巨大，导致整体效率极低。那么，是否存在一个能够满足预期的寄生参数分析工具，并提供强大的Debug交互功能，以辅助进行快速优化和迭代IC设计呢？

1 解决方案

华大九天推出的版图寄生参数分析工具Empyrean ADA®（Analog Debug and Analysis,简称“ADA”），彻底革新了调试流程。该工具无需反复修改版图和进行后仿真提取，结合寄生R/C分析功能，可以在进行DSPF ECO动作后直接检查并确认修改效果，然后导出DSPF（Detailed Standard Parasitic Format，详细标准寄生格式）文件以供后仿使用。这一功能帮助设计师在无需迭代版图的情况下迅速定位问题，显著节省了后仿真以及修改版图所需的时间，在确保设计正确性的前提下实现设计的快速收敛。ADA为用户提供完整寄生参数分析功能，包括寄生R/C分析、寄生R/C对比、分段统计耦合电容分析（Cross-talk）、原理图（Schematic）设计的端到端电阻分析、版图设计基于DSPF的点到点电阻分析等。此外，ADA还支持分析结果与原理图和版图View工具间的交互反标，方便用户进行Debug。

2 创新的DSPF ECO流程

Ekepower公司在其时钟生成电路设计流程中引入了ADA工具，显著提升了设计效率与质量。在时钟信号产生电路中，电压域分配以及各电压域内敏感信号与噪声信号之间的耦合电容（Coupling Capacitance）对时钟抖动（Clock Jitter）的影响极为关键。因此，公司借助ADA工具深入分析敏感信号与噪声信号之间的耦合情况，并将分析结果反馈至版图设计阶段，针对具体的走线进行优化调整，从而有效改善了时钟抖动问题。

相较于传统的设计流程——即依据后仿真结果人工检查寄生效应对手动修改版图后再进行后仿真，Ekepower公司的这一创新方法不仅大幅提高了设计效率，还显著增强了设计的准确性和可靠性。

3 便捷的寄生R/C Compare分析

国内一家平台型芯片设计公司，近期在其SRAM设计团队中遇到了一个棘手的难题。在进行后仿真时，团队发现了一个异常现象：在使用相同电路和版图设计的情况下，使用两个不同版本的第三方工具中提取的DSPF文件进行仿真后，结果出现了显著差异。更令人困惑的是，尺寸较小的晶体管反而表现出更大的噪声，这与常规的物理规律相悖。由于DSPF文件体积庞大，问题的定位变得异常困难。尽管团队与第三方工具的应用工程师进行了多次调试，但问题的根源仍然难以查明。

通过利用ADA工具的寄生R/C Compare分析功能，设计团队快速识别了两个版本DSPF文件之间的寄生参数差异，并借助ADA的ECO功能，针对存在显著差异的部分进行了精准修改，随后进行了后仿真验证。这一流程帮助团队追溯到了后仿真差异的根本原因，成功解决了长期困扰客户的后仿真问题。经调查发现，问题根源在于第三方寄生提取工具在版本更新时引入了一个Bug，这一结论已得到客户以及第三方的共同确认。

4 先进的P2P电阻评估

国内一家顶尖芯片设计公司的后端工程师近期面临一项关键任务：评估顶层电源和地线金属的电阻，为前端仿真提供精确数据。然而，现有的传统EDA工具在电阻计算方面存在诸多局限性：计算结果不够精确，且配置过程繁琐复杂。若采用脚本计算方式，工程师需要根据项目需求手动调整脚本，并借助Perc等工具进行检查，这一流程不仅耗时耗力，还极大地降低了整体工作效率。为攻克这一难题，他们引入了ADA工具。借助该工具，工程师仅需在版图上点选两点，并基于已提取的DSPF文件进行P2PR（Point-to-Point Resistance，点到点电阻）分析，即可精准定位用户在版图上点选位置对应的节点（node），并提供精确的电阻值分析。此外，ADA工具还支持Port/Sub-node和Instance之间的集总电阻以及分层电阻展示，帮助用户清晰查看各层金属的电阻分布情况。这种高效、精准的电阻评估方法，不仅显著提升了工作效率，相比传统方式效率提升数倍，还为前端仿真提供了更可靠的数据支持。

5 高效多样的筛选定位功能

国内一家顶尖芯片设计公司的前后端工程师近期遇到了一个棘手问题：在提取环节或修改版图定位仿真问题时，他们难以直观地看到提取的问题以及修改后的效果。为解决这一难题，他们引入了ADA工具的LSW（Layer Selection Window，层次筛选）功能和结果过滤功能。通过这些功能，工程师可以高效地筛选出需要关注的层次，并剔除不应被提取的layer，从而精准地计算出P2PR点到点电阻的真实值。对于电容部分，ADA能够快速定位用户关注的较大走线金属间的耦合电容，帮助工程师直观评估如何优化走线以降低耦合电容。这一改进显著提升了工程师在版图优化和仿真验证中的效率与准确性。

6 结语

华大九天推出的Empyrean ADA®工具是一款专为模拟/模拟数字混合信号（AMS）设计的先进版图寄生参数分析工具。它能够高效、精准地分析模拟/混合信号设计中的寄生效应，助力模拟IC设计人员快速定位并解决由寄生R/C引起的各类问题。ADA工具与华大九天的模拟电路设计全流程EDA工具系统无缝集成，为模拟IC前端及后端设计人员提供了一个高效、优质且一站式的完整EDA解决方案，显著提升了设计效率和质量。