[Solution] Solution de simulation électromagnétique de puce IoT

Date de sortie：2021-12-28Source de l'auteur：KinghelmVues ： 3467

Aperçu du marché des puces de l’Internet des objets

L'Internet des objets (IoT) a permis à des centaines de milliards d'appareils intelligents Internet de communiquer entre eux. Seul le nombre total de réseaux mondiaux a atteint 12 milliards en 2019. On estime que le nombre total de connexions aux réseaux mondiaux atteindra 24.6 milliards en 2025. L'Internet des objets de mon pays atteindra également 801 milliards. En 2020, l'industrie de l'Internet des objets en Chine dépassait 1.7 13.3 milliards de yuans. "Prendre" noyau "joint", noyau "accompagné" objet %% Le montant du taux de croissance annuel composé devrait également atteindre XNUMX%.

Figure 1. Analyse des scènes et caractéristiques des applications Internet

Défis liés à la conception de puces IoT

1Plus de bandes de travail et une efficacité de travail plus élevée

Par rapport à la puce de communication du dispositif de communication traditionnel qui est uniquement responsable de la connexion et de la transmission des signaux, les scénarios d'application de l'Internet des objets présentent des caractéristiques particulières évidentes, couvrant les modes de communication filaires et sans fil, et les modules de communication sans fil impliquent également WiFi, BT (Bluetooth), la communication à courte portée de ZigBee vers NB-IOT, LTE Cat1, 5G et autres Internet des objets, une grande variété de types de communication sans fil, impliquant des bandes de fréquences et des combinaisons de bandes de fréquences qui doivent être prises en charge, ont également été considérablement augmentées, NB-IOT , Distance de longueur égale 5G L'application du réseau de communication entraîne également des exigences de fréquence de fonctionnement plus élevées.

Dans le même temps, la stabilité de la connexion radiofréquence, le faible coût et la croissance explosive de la demande des puces de l'Internet des objets ont imposé des exigences plus élevées aux concepteurs de circuits. Du point de vue de l'extraction de paramètres passifs dans la conception de la puce IoT, dans un environnement d'application électromagnétique aussi complexe, l'analyse caractéristique des paramètres parasites et la précision clé de simulation des dispositifs passifs dans le circuit ont apporté un émulateur électromagnétique plus élevé. Défi.

Figure 2 Méthode de communication importante

2 Scénario d'application du processus de fabrication de puces compliqué

Les avantages de différents processus de fabrication de puces sont nécessaires dans la conception des puces IoT, augmentant ainsi les performances du circuit. Les processus actuellement courants incluent CMOS, SOI et SiGe Bi-CMOS. Les processus CMOS basse consommation constituent souvent le premier choix des concepteurs de circuits, et leurs nœuds de processus sont de plus en plus petits afin de réduire les coûts.

Les concepteurs ont besoin d'une modélisation ciblée des structures de substrat, des couches métalliques et des couches diélectriques, etc. dans le cadre de différents processus de fabrication de puces afin de mieux simuler et extraire les caractéristiques du dispositif et les paramètres parasites. Dans le même temps, il est également pris en compte l'écart de processus introduit par les nœuds de processus et l'impact du changement de température ambiante sur les caractéristiques du dispositif. Ces analyses nécessitent des outils de simulation électromagnétique pour avoir une plus grande précision.

Figure 3 Feuille de route du processus CMOS de fabrication de puces

3 Diversité et intégration des puces

Figure 4 Exemple de puce réseau d'entreprise

Figure 5 Plan de disposition des puces FPGA de l'Internet des objets

En résumé, davantage de bandes de fonctionnement et de fréquences de fonctionnement plus élevées, des processus de fabrication complexes, une diversité et une intégration accrues, ces trois caractéristiques posent de nombreux problèmes à la conception des puces de l'Internet des objets, en se concentrant sur :

1. Analyse caractéristique des paramètres de destruction des puces ;

2. simulation précise des dispositifs passifs critiques dans le circuit ;

3. L'effet de l'écart de processus et du changement de température ambiante sur les caractéristiques de l'appareil ;

4. La conception rapide converge pour obtenir le dispositif passif requis dans le circuit.

Ensuite, nous vous présenterons l’industrie actuelle pour aborder la voie principale : les solutions de simulation électromagnétique de base et de puce IoT.

Solutions de simulation électromagnétique de base et de puces IoT

La solution que nous avons présentée dans cet article espère aider le concepteur de circuits à réaliser une simulation, une modélisation, une extraction et une optimisation structurelles passives efficaces pour ces modules.

Figure 6 Solution de simulation électromagnétique de conception d'architecture commune de puce de base et d'Internet des objets

1 Extraction rapide d'angle multi-processus à structure passive

Certification stricte. IRIS combine la technologie de solution 3D pleine onde pour répondre aux exigences de précision d'extraction des bandes DC aux bandes millimétriques. Les utilisateurs peuvent créer de manière flexible des modules d'unité de simulation, puis utiliser la technologie multithread/multicœur, la technologie de traitement multi-machine MPI décomposera les problèmes de simulation complexes et améliorera l'efficacité de la simulation. Le logiciel IRIS effectue une analyse de simulation de dispositif passif intégrée pour correspondre au module d'analyse d'angle et de température du processus, qui peut rapidement comprendre les caractéristiques de l'état du processus et du dispositif avec les changements de processus, et le concepteur de circuit prédit les changements caractéristiques des dispositifs dans le circuit final en raison du processus. déviations. L’impact de la performance a une importance capitale.

Figure 7 : Cas de simulation d'un dispositif passif multi-températures et multi-processus

2 Modélisation efficace des appareils passifs

De plus, notre solution comprend également une plateforme personnalisée de dispositifs passifs IMODELER basée sur un algorithme de réseau neuronal. L'utilisateur utilise les inductances nécessaires dans cet outil, et les transformateurs et autres modèles peuvent créer rapidement des PCell, puis converger rapidement dans l'IRIS dans IRIS dans IRIS pour obtenir la structure de disposition du dispositif passif. Vous pouvez également utiliser plusieurs options auxiliaires dans le modèle pour réaliser l'extraction vers l'avant et la direction du dispositif passif, ce qui permet d'obtenir des dispositifs répondant aux exigences de conception du circuit.

Figure 8 Solution de modélisation de périphérique passif Imodeler

Résumer le résumé:

Cet article décrit les caractéristiques de la puce de l'Internet des objets : davantage de bandes de fonctionnement et des fréquences de fonctionnement plus élevées, des scénarios d'application de processus de fabrication multi-puces complexes, une diversité et une intégration de puces, ce qui apporte de nouveaux défis à la conception de puces. Le noyau et le semi-conducteur ont lancé une solution systémique de simulation électromagnétique à puce Internet of Thin : en utilisant le logiciel Iris / Imodeler pour réaliser des dispositifs passifs rapides et de haute précision et une émulation électromagnétique interconnectée, une modélisation d'optimisation des dispositifs passifs, etc. L'application améliore considérablement la précision de la conception et l'efficacité de la conception des concepteurs de circuits et accélère le marché des produits.

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