随着半导体工艺技术的发展，SOC芯片不仅集成了大量的数字处理电路，同时也集成了大量的模拟电路，甚至还集成了射频前端电路。因此，仿真与验证已成为SOC芯片设计流程中的关键环节，约占整个芯片开发周期的50%～80%。如何缩短仿真验证时间也成为SOC设计者和EDA厂商共同面临的难题。许多EDA厂商都各自开发了相应的混合仿真平台。其中，Cadence公司开发的AMSD混合仿真平台可以选择多种仿真器，较好地控制仿真速度与精度的折中关系。
AMSD仿真技术
1AMSD介绍
VirtuosoAMSDesigner（AMSD）是Cadence公司开发的一套用于数模混合信号芯片设计的工具。在数模混合信号芯片设计的不同环节，AMSD都可以提供合适的工具，例如，对于模拟和射频模块，可以选择Spectre；对于大规模高性能模块，可以选择具有高精度速度快的APS；对于全芯片验证，可以选择Ultrasim。
AMSD可以基于CadenceCDBAdatabase或OpenAccessdatabase工作，支持多种输入语言：Verilog-AMS、VHDL-AMS、Verilog、VHDL、Spectre和SPICE网表，以及SystemVerilog、CommonPowerFormat（CPF）、SystemC、Specmane。此外，AMSD支持多种输出格式，如SST2，PSF和fsdb等（见图1）。
2VirtuosoAMSDesigner的特性
AMSD主要有以下三种特性。
①灵活的设计策略
首先，AMSD可以灵活地将不同源或格式的IP联合成一个SOC芯片。其次，AMSD支持多种语言的联合，可以进行自上而下或者自下而上的设计，进而快速检测定位错误，确保流片计划顺利。另外，通过HierarchyEditor（层次化编辑），AMSD可以方便地变换仿真模块的模块形式，极大地方便了混合信号芯片的设计验证。
②支持模拟为中心的设计流程
AMSD紧密地结合ADE（模拟设计环境），可以直接通过GUI（图像用户界面）选择不同的仿真器进行仿真设置，还可以进行蒙特卡罗仿真，这些都极大方便了模拟工程师进行混合信号的设计。
③支持数字为中心的设计流程
AMSD除了支持模拟设计流程外，还支持数字为中心的设计流程。AMSD的数字仿真引擎提供高性能的Verilog、SystemVerilog、VHDL代码的仿真。而对于全芯片验证，AMSD可以使用Ultarsim。另外，AMSD的Simvision支持多语言的debug环境。
3AMSD设计流程
AMSD在芯片设计中的应用
LTE芯片是包含数字、模拟、射频的大规模混合信号芯片，芯片内有很多模块都要用到数模混合仿真技术进行仿真分析验证。如果用fast-spice工具与数字仿真工具进行数模混合仿真，存在可靠性问题，特别是对于需要可靠性比较高的验证模块，如小数分频PLL和用于AFC的高精度sigma-deltaDAC。本节将对AMSD在高精度的数模混合仿真设计中的应用进行介绍。
1LTE中的sigma-deltaDAC设计
LTE芯片的AFC需要一个精度比较高的DAC来控制TCXO，而且对输出范围、响应速度、噪声和功耗都有一定的要求。经过调研，我们最终决定采用sigma-deltaDAC这种结构，如图3所示。
由于DAC的输出电压是用来控制TCXO的输出频率的，而该TCXO是整个芯片的时钟源，因而对于DAC的输出噪声有很高的要求。对于这样一个精度要求高的模块，其模拟输入信号是来自数字sigma-delta调制器输出的调制信号，而这个信号是较难在模拟环境里产生的，因而只能进行数模混合仿真，而且对模拟仿真器的精度有较高的要求。为此，本模块的仿真选择了AMSD工具，为了确保仿真精度，模拟仿真器选择Spectre，并且选择Turbo来提高仿真速度。
3sigma-deltaDAC仿真设置
①导入Verilog代码；
②在cds.lib里添加ConnectLib，用于定义数模间的接口规范；
③建立config，其中template选择AMS；
④打开ADE，进行AMS仿真相关的设置，可以根据需要选择Turbo与否，另外Threads也可以选择；
⑤进行接口规范设置。仿真器可以根据需要，选择spectre、APS、Ultrasim。网表选择基于OSS网表；
⑥tran相关仿真设置。
完成上述步骤后，就可以进行仿真了。
4sigma-deltaDAC的数模混合后仿
LTE芯片有些模块对数字模拟间的时序要求比较高，同时，对模拟模块的仿真精度要求也不低。例如，TxDAC有一个版本带了DEM功能，该模块将DEM、decode等电路都用数字代码实现，而模拟电路的同步电路是用电平触发的。如时钟速度大于100MHz，存在一定的同步风险。为了验证这样的模块，我们采用AMSD进行混合仿真，数字模块采用SDF后仿真文件，模拟模块直接提取包含走线等信息的后仿真网表。
5sigma-deltaDAC测试结果
使用AMDS对上述simga-deltaDAC进行多次的修改设计验证后，各项指标都能满足设计SPEC，保证了芯片的顺利投片。此模块的测试结果跟仿真结果一致，能够符合系统要求，测试结果如图4所示。
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