MATLAB y Simulink para el desarrollo de semiconductores

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 sus 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, los entornos de verificación y los casos de prueba definidos en MATLAB y Simulink se pueden reutilizar en herramientas EDA de varias formas, tales como cosimulación, exportación de modelos, bancos de pruebas, vectores de prueba y a través de la generación de código C y HDL. Estas vías integran flujos de trabajo de diseño de sistemas, verificación e implementación, y permiten a los ingenieros reducir significativamente las iteraciones de diseño, disminuir el riesgo de retrasos en la planificación del proyecto y permitir la integración continua de cambios en las especificaciones y el diseño.

"Utilizando las herramientas de MathWorks, hemos identificado la mejor opción de algoritmo. Debido a que el modelo se ejecutaba mucho más rápido que nuestro simulador de circuitos, detectamos los errores de implementación mucho antes y redujimos el tiempo de lanzamiento al mercado".

Cory Voisine, Allegro MicroSystems

Uso de MATLAB y Simulink para el desarrollo de semiconductores

Diseño digital

Modele y simule sistemas digitales utilizando algoritmos inalámbricos, de visión y de procesamiento de señales, junto con extensas funciones matemáticas y trigonométricas, y lógica de control de estado compleja. Construya sus modelos con un nivel de abstracción que permita el tradeoff exacto entre precisión y velocidad de simulación. Esta rápida exploración del espacio de diseño ayuda a tomar las decisiones correctas sobre la arquitectura del sistema y las cuantizaciones. Además, los modelos Verilog®, VHDL® y C/C++ existentes 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 tanto la arquitectura SoC como la ejecución de tareas y los efectos del sistema operativo. Esto permite un análisis fiable del rendimiento del software y de la utilización del hardware en las fases iniciales del proceso de desarrollo del producto.


Diseño analógico y de señal mixta

PLL de número fraccionario con modulador delta-sigma.

Perfil del ruido de fase de un VCO.

Perfil del ruido de fase de un VCO.

Diseño analógico y de señal mixta

Combine y simule componentes analógicos, digitales, de software y de RF con MATLAB y Simulink, lo que acelera la evaluación de numerosas alternativas de diseño y optimiza el rendimiento del sistema. 

Diseñe y analice componentes de señal mixta analógica, tales como ADC, PLL, conversores de potencia y SerDes, a partir de las librerías y los modelos de referencia de MathWorks®. Explore los tradeoffs de arquitectura en el nivel de sistema, evalúe los efectos de las deficiencias físicas (tales como ruido de fase, fluctuación, no linealidad, fugas y errores de sincronización) y verifique el comportamiento del circuito en diferentes condiciones y escenarios. 

Reutilice los modelos y los bancos de pruebas de MATLAB y Simulink en entornos de diseño de circuitos integrados (IC) y placas de circuitos impresos (PCB), tales como Cadence® Virtuoso® AMS Designer y Cadence® PSpice®. Acelere el proceso de implementación y acorte la distancia entre la ingeniería de sistemas y el diseño de ASIC.


RFIC y diseño de sistemas

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 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 adaptación 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 envolventes de circuito permite la 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 una simulación de tiempo discreto rápida para validar el rendimiento de un sistema de RF en cascada de portadora única.

MATLAB también proporciona funciones, apps y ejemplos de referencia conformes con los estándares LTE, 5G, WLAN y Bluetooth para 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 sus diseños, prototipos e implementaciones cumplan con los estándares de RF.

RFIC y diseño de sistemas

Gestión de baterías

Sistema de gestión de baterías

El sistema de gestión de baterías (BMS) es responsable del funcionamiento seguro, el rendimiento y la duración de las baterías en diversas condiciones ambientales y de carga/descarga. Las prestaciones de modelado y simulación de Simulink permiten el desarrollo de BMS, incluida la formulación y parametrización de circuitos equivalentes de una sola celda, el diseño de circuitos electrónicos, la lógica de control, la generación automática de código, la verificación y la validación.

Además, se puede generar código C o HDL desde los modelos de Simulink para el prototipado rápido de sistemas o microcontroladores. Esto permite realizar simulaciones en tiempo real para pruebas de hardware-in-the-loop (HIL) para validar el algoritmo antes de la implementación en hardware.


Verificación

Verifique los modelos de MATLAB y Simulink de forma estructurada, definiendo entornos de verificación, casos de prueba y propiedades formales. Se proporcionan herramientas de regresión y motores formales, lo que permite encontrar bugs en las primeras etapas del flujo de diseño. Para cuantificar los resultados de la verificación, se suministran herramientas de medición de cobertura y de trazabilidad de requisitos.

Exporte modelos de sistema, entornos de verificación y casos de prueba como componentes SystemVerilog DPI-C o UVM y reutilícelos como controladores, comprobadores o modelos de referencia en sus simulaciones EDA. También puede utilizar la cosimulación para comparar los modelos de MATLAB y Simulink con sus representaciones HDL o SPICE.

Verificación

Implementación de RTL

Implementación de RTL

Concéntrese en optimizar la arquitectura de hardware de sus algoritmos en lugar de escribir código; perfeccione y verifique los modelos de sistemas digitales progresivamente, y conviértalos en código RTL. Una vez verificada la funcionalidad de la arquitectura de hardware del algoritmo, el código se generará automáticamente, garantizando así una implementación correcta. En comparación con la codificación manual, este flujo de trabajo no solo permite una exploración más rápida de las diferentes opciones de arquitectura, sino que también agiliza el proceso global para adaptarse rápidamente a los cambios.


Fabricación de semiconductores

El rendimiento es el factor más importante en las operaciones generales relacionadas con los semiconductores. MATLAB y Simulink permiten desarrollar, integrar y desplegar sistemas que utilizan tecnologías tales como deep learning, mantenimiento predictivo y procesamiento de imágenes. Estos sistemas permiten un mayor rendimiento de producción, mejoran el control de procesos de semiconductores, minimizan los gastos generales de mantenimiento mediante el despliegue de un sistema de fotolitografía con detección de fallos y aumentan la fiabilidad del equipo al estimar la vida útil restante de una máquina.


Pruebas de semiconductores

Pruebas de semiconductores

Utilice MATLAB para bancos de pruebas de semiconductores. MATLAB permite comunicarse con el equipo de prueba directamente a través de controladores de instrumentos o comandos basados en texto. La forma de onda generada en MATLAB se puede transmitir a un instrumento como estímulo para el diseño bajo prueba (DUT). Como alternativa, los datos de medición del DUT pueden ser capturados por el instrumento y enviados a MATLAB para su posterior procesamiento, análisis y visualización. También puede automatizar pruebas, verificar diseños de hardware y crear sistemas de pruebas basados en los estándares LXI, PXI y AXIe.