HSPICE：微电子设计的高性能模拟工具——特点与结构详解

HSPICE是专为集成电路设计中的稳态分析、瞬态分析和频域分析等电路性能模拟而开发的商业化通用电路模拟程序。它起源于1972年加州大学伯克利分校的SPICE，随后由MetaSoftware公司改进并加入了更多功能，以满足微电子工业日益增长的需求。HSPICE的特点显著，包括： 1. **优越的收敛性**：HSPICE能够快速、准确地收敛到电路的解决方案，确保了模拟分析的效率。 2. **精确的模型参数**：它支持包括Foundry模型在内的多种精确模型参数，这对于电路设计的准确度至关重要。 3. **层次式节点命名与参考**：这种组织结构使得电路模型更加清晰，便于理解和管理复杂的电路设计。 4. **模型和库单元的优化**：HSPICE允许对电路进行逐项或同时的AC、DC和瞬态分析优化，提升了设计灵活性。 5. **统计分析**：它具备蒙特卡洛和最坏情况分析，可以处理不确定性，提高设计的鲁棒性。 6. **代数化处理**：对于参数化单元，HSPICE能够简化输入、输出和行为的数学表达，方便设计者进行分析。 7. **高级逻辑模拟**：提供标准库单元特性描述工具，有助于构建更复杂的逻辑电路模型。 8. **几何损耗模拟**：考虑到PCB、多芯片系统等连接线的几何效应，HSPICE能够准确模拟这些损耗，提升信号完整性。 HSPICE与主流EDA工具如Cadence和Workview兼容，能生成针对集成电路性能的关键性电路模拟和设计结果。其电路规模的限制主要由用户计算机的存储容量决定，这意味着它可以处理大型设计项目。在电路性能分析过程中，HSPICE通过细致的电路分析类型划分（如图1.2.1所示）和灵活的内部建模技术（如图1.2.2所示），确保了设计验证的全面性和有效性。整个过程涉及到结构化的试验、数据管理和不同应用条件下的性能评估，以确保集成电路的高质量和可靠性。