MATLAB y Simulink facilitan la exploración del espacio de diseño y el diseño top-down de dispositivos semiconductores, lo que permite a los ingenieros colaborar para describir, analizar, simular y verificar sistemas multidominio utilizando una combinación de enfoques de modelado y niveles de abstracción. Algunos ejemplos de dominios son: analógico, digital, RF, software y térmico; por su parte, la abstracción puede variar desde el nivel de transistor hasta el nivel de algoritmo.
Los modelos de sistemas, entornos de verificación y casos de prueba definidos en MATLAB y Simulink se pueden reutilizar en herramientas EDA de varias maneras, como cosimulación, exportación de modelos, bancos de prueba, vectores de prueba y a través de la generación de código C y HDL. Estas vías integran los flujos de trabajo de diseño, verificación e implementación de sistemas, y permiten a los ingenieros reducir de manera sustancial las iteraciones de diseño, disminuir el riesgo de retrasos en la planificación del proyecto y posibilitar la integración continua de los cambios en las especificaciones y el diseño.
"Las herramientas de MathWorks nos ayudaron a identificar el mejor algoritmo. Debido a que el modelo se ejecutó mucho más rápido que nuestro simulador de circuitos, pudimos detectar errores de implementación mucho antes y así reducir el plazo de comercialización".
Uso de MATLAB y Simulink para desarrollar semiconductores
Diseño digital
Modele y simule sistemas digitales con algoritmos de visión, procesamiento de señales y comunicaciones inalámbricas, así como funciones matemáticas y trigonométricas, y lógica compleja de control de estados. Construya modelos con un nivel de abstracción que permita un tradeoff adecuado entre precisión y velocidad de simulación. Esta rápida exploración del espacio de diseño ayuda a tomar las decisiones correctas sobre las cuantificaciones y la arquitectura del sistema. Los modelos existentes de Verilog®, VHDL® y C/C++ se pueden importar, lo que permite la integración continua.
Realice codiseño y simulación de hardware/software de System-on-Chip (SoC) con MATLAB y Simulink, que tienen en cuenta la arquitectura de SoC, la ejecución de tareas y los efectos del sistema operativo. Esto permite un análisis de alta fidelidad del rendimiento y la utilización del hardware desde las primeras etapas del proceso de desarrollo del producto.
PLL de número fraccionario con un modulador delta-sigma.
Perfil del ruido de fase de un VCO.
Diseño analógico y de señal mixta
Combine y simule fácilmente componentes de RF, analógicos, digitales y de software con MATLAB y Simulink, lo que permite acelerar la evaluación de varias opciones de diseño y optimizar el rendimiento del sistema.
Diseñe y analice componentes de señal mixta analógica, como ADC, PLL, convertidores de potencia y SerDes, a partir de modelos y librerías de referencia de MathWorks®. Explore los tradeoffs de arquitectura en el nivel del sistema, evalúe los efectos de las deficiencias físicas, como ruido de fase, fluctuaciones, no linealidad, fugas y errores de tiempo, y verifique el comportamiento del circuito en diferentes condiciones y escenarios.
Reutilice modelos y bancos de pruebas de MATLAB y Simulink en entornos de diseño de circuitos integrados y placas de circuitos impresos, tales como Cadence® Virtuoso® AMS Designer y Cadence® PSpice®. Acelere el proceso de implementación y salve la brecha entre ingeniería de sistemas y diseños de ASIC.
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Diseño de sistemas y circuitos integrados de RF
Diseñe, analice y simule sistemas de RF con datos de mediciones, tales como parámetros S, especificaciones de fichas técnicas o propiedades físicas. Cree modelos de transceptores de RFIC e intégrelos con algoritmos de procesamiento digital de señales y lógica de control para simular con precisión arquitecturas adaptativas, tales como control automático de ganancia (AGC), predistorsión digital (DPD) y redes de coincidencia ajustables. Integre el extremo frontal de RF con arrays de antenas para modelar arquitecturas de beamforming teniendo en cuenta el acoplamiento de campo cercano y lejano.
Con MATLAB y Simulink, puede modelar sistemas de RF con diferentes niveles de abstracción. La simulación de envolvente de circuito permite realizar una simulación multiportadora de alta fidelidad de redes con topologías arbitrarias. El análisis de equilibrio armónico calcula los efectos de la no linealidad en la ganancia y en los puntos de interceptación de segundo y tercer orden (IP2 e IP3). La librería Equivalent Baseband permite realizar una simulación rápida y de tiempo discreto para validar el rendimiento de un sistema de RF en cascada de portadora única.
MATLAB también proporciona funciones, apps y ejemplos de referencia conformes a estándares para LTE, 5G, WLAN y Bluetooth con los que se pueden modelar, simular y verificar diversos sistemas de comunicaciones. Puede configurar, simular, medir y analizar enlaces de comunicaciones de extremo a extremo. También puede crear y reutilizar un banco de pruebas de conformidad para verificar que los diseños, prototipos e implementaciones cumplen con los estándares de RF.
Sistema de gestión de baterías
El sistema de gestión de baterías (BMS) se encarga del funcionamiento seguro, el rendimiento y la duración de las baterías en diversas condiciones ambientales y de carga y descarga. Las prestaciones de modelado y simulación de Simulink asisten en el desarrollo de BMS, incluyendo la parametrización y formulación de circuitos equivalentes de una sola celda, el diseño de circuitos electrónicos, la lógica de control, la generación automática de código, y la verificación y validación.
Además, se puede generar código C o HDL a partir de los modelos de Simulink para el prototipado rápido de sistemas o microcontroladores. Esto permite realizar simulación en tiempo real para pruebas de hardware-in-the-loop (HIL) con objeto de validar el algoritmo antes de la implementación en hardware.
Verificación
Verifique los modelos de MATLAB y Simulink de forma estructurada, definiendo entornos de verificación de ASIC, casos de prueba y propiedades formales. Las herramientas de regresión y los motores formales proporcionados permiten detectar fallos en las etapas iniciales del flujo de diseño. Para cuantificar los resultados de verificación, se suministran herramientas de medición de cobertura y de trazabilidad de requisitos.
Exporte modelos de sistemas, entornos de verificación y casos de prueba de MATLAB o Simulink como componentes DPI-C de SystemVerilog o UVM y reutilícelos como controladores, comprobadores o referencias con simuladores HDL como Cadence® Xcelium, Siemens® Questa o Synopsys® VCS. También puede utilizar la cosimulación HDL para comparar modelos de MATLAB y Simulink con sus representaciones de Verilog o VHDL.
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Implementación de RTL
Con un enfoque centrado más en optimizar la arquitectura de hardware de los algoritmos que en la codificación, perfeccione progresivamente los modelos de sistemas digitales, verifíquelos y conviértalos en código RTL. Una vez que haya verificado la funcionalidad de la arquitectura de hardware del algoritmo, la generación automática de código garantiza una correcta implementación. En comparación con la codificación manual, este flujo de trabajo permite una exploración más rápida de las diferentes opciones de arquitectura, al tiempo que agiliza el proceso global para adaptarse rápidamente a los cambios.
Fabricación de semiconductores
El rendimiento es el factor más importante en las operaciones generales de la industria de los semiconductores. MATLAB y Simulink permiten desarrollar, integrar y desplegar sistemas que utilicen tecnologías como Deep Learning, mantenimiento predictivo y procesamiento de imágenes. Con estos sistemas, se puede aumentar el rendimiento de la producción, ya que mejoran el control de los procesos relacionados con los semiconductores, minimizan los gastos de mantenimiento a través del despliegue de un sistema de fotolitografía con detección de fallos, e incrementan la fiabilidad de los equipos mediante la estimación de la vida útil restante de una máquina.
Pruebas de semiconductores
Utilice MATLAB para ejecutar bancos de pruebas de semiconductores. MATLAB permite la comunicación directa con los equipos de prueba a través de controladores de instrumentos o comandos basados en texto. La forma de onda generada en MATLAB se puede transmitir a un instrumento en forma de estímulo para el diseño sometido a prueba (DUT). Como alternativa, el instrumento puede capturar los datos de mediciones procedentes de DUT y enviarlos a MATLAB para posprocesarlos, analizarlos y visualizarlos. También se pueden automatizar pruebas, verificar diseños de hardware y crear sistemas de pruebas basados en los estándares LXI, PXI y AXIe.
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Verificación de algoritmos en FPGA y ASIC
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