HSPICE：诞生40年3次自我革新，锻造电路仿真黄金标准

革新往往是通往成功的必由之路。

“要么创新，要么等死”在科技界广为流传。能够引领创新的组织才能够蓬勃发展。技术也是如此，HSPICE®电路仿真技术很好地说明了这一点。

HSPICE技术并非自诩为行业的黄金标准而停滞不前。多年来，随着仿真难度不断加大，HSPICE也在不断发展。HSPICE的主要变革浪潮在芯片领域发展的过程中发挥了重大影响力。

HSPICE现迎来40岁生日，今天我们将讨论HSPICE将如何继续重塑自己，帮助开发者们设计更高性能的芯片。

HSPICE的三次革新浪潮

电路仿真在确保芯片按预期运行这方面至关重要。毕竟，我们负担不起车辆制动系统、机器人手术设备或24/7生产线等关键应用因芯片问题而出现故障。随着芯片设计的复杂性增加，新的仿真挑战也不断涌现。为应对这些挑战，HSPICE技术也必须与时俱进。

HSPICE于20世纪80年代起步，是一款基于加州大学伯克利分校开发的SPICE（以集成电路为重心的仿真程序）技术的模拟电路仿真器。HSPICE是比SPICE（最初由Meta-Software商业化，现在是新思科技的一部分）更出色的商业化版本。在芯片进行流片前对电路进行仿真，开发者可以在晶体管层面进行验证操作。通过SPICE仿真，开发者可以准确地预测设计行为，并预估组件变化如何影响性能。在此期间，集成电路相对较小，每个都包含少量模拟组件。

数字革命到来

随着数字元件的出现，HSPICE迎来了第一波革新浪潮，并逐渐成为标准单元库表征的黄金标准。在模拟集成电路中，HSPICE技术被用来对整个电路进行仿真。另一方面，数字开发者将在设计步骤中使用合成、位置和路线等标准单元。代工厂在建造用于实施数字设计的单元库之前，使用HSPICE仿真和描述这些标准单元。

从模拟电路仿真器到今天的超融合设计解决方案

随着更快、更复杂的高速IO和内存接口的出现，HSPICE迎来第二次革新浪潮。

假设你有一块带有微处理器和DRAM的主板，两者之间的接口传输信号应当非常快，可直接在主板上实现，因此分析PCB的信号和电源完整性至关重要。HSPICE通过整合先进的信号和电源完整性建模功能来应对挑战，从而成为发现信号完整性和电源完整性问题所依据的事实标准。HSPICE能够有效地评估和识别数十亿位传输中出现的错误，是理想的仿真解决方案，可以加速创建和分析具有复杂高速接口的设计。

今天，我们身在超融合芯片设计的时代。

在这个时代，规模和系统复杂性以多种技术、协议和体系结构为标志，而这些技术、协议和体系结构则在大规模、高度复杂且相互依赖的设计中结合在一起。这种演变将电路仿真推向了一个领域，在该领域内，精确的建模、稳健的算法和强大的兼容性是成功的关键。此外，大型异构系统级封装设计迫切需要复杂、多维的分析，且需要改善结果质量、结果时间和结果成本。

确保这些超融合芯片按预期工作将面临全新的挑战。除了规模和系统复杂性之外，还存在范围复杂性挑战，同时还需要考虑片上和片外元件。例如，在此期间出现了3DIC，当信号在通过硅通孔（TSV）和结合线连接的不同管芯之间移动时，对信号完整性和电源完整性的要求更加复杂。在第三次革新浪潮中，HSPICE技术已经成为连接片上和片外世界的桥梁，这是其他任何仿真技术都无法比拟的。

电路仿真的黄金标准

HSPICE的革新版本是智能且机器驱动的SPICE仿真，运用高级机器学习（ML）算法并改用了新的名字和包装。HSPICE现已更名为PrimeSim HSPICE，是新思科技PrimeSim™ Continuum的一部分。PrimeSim HSPICE仍然是电路仿真的黄金标准，具有模拟仿真、标准单元和内存特性以及信号完整性分析等不同功能。PrimeSim HSPICE解决方案中的新ML算法能够帮助开发者快速分析变化带来的影响，并以经济高效的方式识别复杂先进工艺节点设计中的薄弱环节。

HSPICE将何去何从？

HSPICE一次又一次成功地重塑了自己，那么HSPICE技术的未来又将何去何从？展望未来，以下是三个值得关注的关键领域：

• 核心性能改进，有利于更稳健地实现精确SPICE仿真，帮助开发者更快地实现结果

• 帮助开发者提高整体设计覆盖率的技术

• ML驱动的分析流，帮助开发者分析薄弱环节，优化设计参数，并在出现问题时进行有效调试

当HSPICE技术在40年前诞生时，开发者还忙碌于桌面终端，计算也是在遥远的服务器上进行。如今许多EDA任务，包括电路仿真，都是在云上执行的，PrimeSim HSPICE经优化后也实现了在领先的云平台上运行。

开发者的目标是创造出最好、最快的芯片，因此他们需要更好、更快的电路仿真工具。如今的芯片比以往复杂得多，但HSPICE技术已经一次又一次地适应了这种复杂性，始终为开发者提供可以信赖的快速且准确的黄金标准仿真解决方案。