数字技术可以加速存储器设计和验证的4种方式
作者:Anand Thiruvengadam，产品营销总监;Farzin Rasteh，首席研发工程师;Preeti Jain，高级职员产品营销经理;Jim Schultz，高级员工产品营销经理;Synopsys对此
在我们这个数据驱动、智能万物的世界里，内存的需求仍然很大。它能让你的智能手机存储照片、视频和应用程序;你的车在障碍物前刹车;建立安全系统来识别你的脸，让你进入。它在数据密集型应用程序中的存储和支持实时处理性能的应用，正引领着从通用内存设备向更定制化的芯片的转变，这些芯片可以满足AI、服务器和汽车等应用程序的特定性能、功耗和带宽目标。
从全球来看，存储芯片市场预计将从2021年的1544亿美元增长到2027年的4107.1亿美元IMARC集团市场研究公司。电子行业日益增长的数字化和自动化，以及半导体在各种系统中的日益普及，正在推动市场增长。
然而，面对越来越多的内存需求，更多特定于应用程序的内存芯片变体，以及复杂的架构，如多芯片，开发团队正面临着严重的上市时间压力。加快周转时间的一种方法是将内存开发过程向左转移，同时采用在数字方面已经证明自己的设计和验证技术。
继续读下去，了解四种关键方法在内存空间中实现数字化设计和验证特别是阵列边界上的存储电路，可以产生大量的生产力和周转时间的好处。
是什么让当今的存储芯片设计充满挑战?
考虑到人工智能和机器学习、联网汽车和高级机器人等计算密集型应用程序的日益流行，内存设计必须大幅发展以跟上步伐也就不足为奇了。与cpu和gpu一样，内存设备也变得越来越大，越来越复杂。多芯片模块(MCMs)和2.5D/3D结构等多芯片配置正变得越来越流行，提供了一种扩展性能和容量的方法，同时保持较小的占地面积。高带宽存储器(HBM)例如，由3D堆叠DRAM芯片组成，可提供高带宽、低功耗和形状因数，非常适合网络、AI加速器和高性能计算等应用。
这些新的存储芯片架构对设计、分析和封装提出了严峻的挑战。例如，在设计高级HBM或3D NAND闪存芯片时，团队必须考虑完整的存储阵列，包括芯片和配电网络(PDN)之间的互连，以优化PPA并确保硅的可靠性。
传统的内存设计和验证流程对于这些先进的内存设备是不够的。模拟大型内存阵列的过度周转时间减慢了上市时间。解决过程后期发现的设计问题所需的任何手动迭代循环都会触发额外的延迟。
在存储器设计中采用数字化技术可以将流程向左移动，从而加快周转时间。
数字化存储芯片开发的主要优势
随着自动化水平的提高和抽象水平的提高，与模拟混合信号(AMS)芯片的过程相比，数字设计流程已经精简和简化，在这些方面的进展一直较慢。然而，最近的进展已经将数字化集成到存储器开发流程的一些重要领域。核心存储器阵列在很大程度上是用传统技术开发的。但是，幸运的是，对于设计团队来说，内存外围设计的过程比AMS更接近于自定义数字设计。
当谈到内存开发的数字化时，什么被认为是有效的?这四个重要因素带来了显著的优势:
- 数字设计环境和自定义设计环境的密切联系对于实现从自定义设计环境中无缝设计以及在存储器外围中的数字块的放置和路由是重要的。
- 外围逻辑的时间感知的位置和路线可以自动化传统上繁琐的手工流程，从而提供集成流的优势。在位置和路由步骤中考虑静态计时时，可以更快、更可预测地集中于功率、性能和区域(PPA)目标。这使得工程人员可以专注于开发定制，以实现目标应用程序的最佳PPA。
- 对于验证，使用联合模拟和数字测试平台，数字顶部流可以更快、更有效地验证内存数据路径。使用这些数据路径的数字抽象进行联合仿真，可以通过在模拟期间选择性地切换到关键块和时间段的模拟视图来减少运行时间，同时保持结果的质量。
- 能够使用ams级可靠性分析，以及静态定时，提供了信号退出质量定时表征，并确保在存在可靠性影响时外围逻辑的健壮性。
新型存储设备的快速发展
在我们全面的内存设计和验证解决方案中，Synopsys可以帮助您将流程的关键阶段数字化。的概要自定义设计家族而且Synopsys数字设计家族的产品提供了数字和AMS部分的协同设计。设计团队可以在合理的情况下利用数字实现技术，而无需牺牲内存单元和传感放大器的手工优化布局。概要自定义编译器™例如，位置和路线工程师可以为他们的存储芯片定义平面图，并手动放置关键的单元或网络。然后，他们就可以跑了Synopsys Fusion Compiler™或Synopsys IC编译器™II从Synopsys自定义编译器中自动放置和路由其余的外围逻辑。
在验证方面，Synopsys对此PrimeSim™电路仿真解决方案包含了下一代仿真技术的统一工作流程，涵盖金标准SPICE到FastSPICE，以及ml驱动的高西格玛蒙特卡罗，共同加速设计和签字。PrimeSim解决方案支持实时视图交换(RTVS)，允许在联合仿真期间的关键块和时间段的数字和模拟抽象之间动态切换，以帮助加速内存数据路径验证TAT。Synopsys对此PrimeLib™库描述解决方案支持各种老化任务配置文件的定时描述，然后由Synopsys对此PrimeShield™设计鲁棒性解决方案，执行感知老化的静态时序分析。
将数字设计和验证技术集成到内存开发流程中可以将流程向左移动，从而获得更快的周转时间。随着我们数字世界的日益智能化和数据中心化，任何能够促进持续内存性能和容量扩展的解决方案都是受欢迎的消息。
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