fault simulation是指对fault circuit的simulation,来locate manufacturing defects并且进行fault diagnosis。
logic simulation针对logic circuit model的simulation,主要有compiled-code和event-driven两种techniques。
Logic simulation针对design verification的:
一般design verificaiton起始于behavioral level或者elcetronic system(ESL),一般的描述语言有C/C++。
一旦behavior model被验证为acceptable,开始进行register-transfer level(RTL)的验证,描述语言有verilog/SV。
ESL和RTL级别的verification被称为functional verification。
经过logic/scan synthesis之后,进行gate-level的verification,检查timing-critical的部分。
之后可以进行更精确的transistor-level的仿真,得到更精确的power,timing等信息。
ESL code---------------------------behavioral design;
HDL code------------------------------RTL design;
netlist----------------------------------gate-level design;
SPICE model---------------------------transistor-level design;
Logic simulation通过对比给出的spec和作为ref的good design来identifying design error。
fault simualtion主要针对fabricated circuit。fault simulation注重fault coverage,保证chip的quality。
logic simulation的model:
组合电路:
时序电路:
logic symbol有:1,0,x,z,还有strength level。
当一个circuit上电时,storage element的初始值为X,在simulator中的x是悲观的,实际上,只会是1或0的有限值。
tristate gate拥有high-impedance state,Tristate gates允许一个time-share的wire(BUS).
实际中,在bus上要添加pull-up/pull-down逻辑,因为tristate不允许有多个gate同时打开,而且打开的gate关掉之后,
bus会维持之前的state,而pull-up/down可以打破这种关系。
intermediate logic states,不仅会建模signal的value还包括strength,包括strong,weak,floating 1/0。
strong 1和0,就像我们使用的1和0,weak 1和0,会被strong的信号所覆盖。
floating signal作为最weak的signal。
Logic element evaluation:
1)truth table,最straightforward的方式。
2)input scanning,根据门电路的control bit进行控制,AND由"0"控制,OR由"1"控制。
3)Parallel gate evaluation,通过计算机32Bit或64bit的多位计算,来进行bitwise parallel simulation。
Timing model:
1)transport delay,指gate input输出到gate output上的延时,norminal delay表示这个延时对于rise和fall相同。
对于rising time和falling timing不同的情况,需要rise/fall delay model。
如果transport delay不能被唯一的决定,需要使用min-max delay model。
2)inertial delay,指通过门电路的最小pulse duration。
3)wire delay,由于wire内在的resistive和capacitive,以及neighboring conductors mutual capacitance。
也被称作propagation delay,在PR之前只能通过WLM进行评估。
4)Functional Element Delay Model,像FF,有更负责的时序模型,D-Q的delay以及setup/fold等。
Compiled-Code simulation
将logic network转换为一系列的machine instruction,来对gate和他们之间的interconnect进行建模。
在这个过程中,会进行logic optimization,主要是进行逻辑简化的一些操作。
logic levelization,logic gate只有在它的所有driving gate都evaluated之后,才会进行evaluated。
经过simulator之后,可以产生的三种code:
1)high-level的code,像C语言。
2)Native-machine code,不需要经过compilation的代码。
3)Interpreted code,在进行simulation的过程中,指令便被interpreted和executed。
Compiled-Code的主要问题:不能加入timing model和很低的simulation efficiency。
Event-Driven simulation
event-driven simulation拥有很高的efficiency,因为只在必要的时候,才进行gate evaluation。
并且可以加入delay model。
compiled-code更适用于cycle-based simualtion,并且DUT用model来代替的时候。
输入变化引起的不必要的pulse和glitch,称为hazards。
其中包括static hazard(static 1-hazard, static 0-hazard),和dynamic hazards。