ModelingとModlyngどちらもモデリングと読みます。 

ModelingとModlyng読みは(モデリングで)同じですが、Lynguent社のModlyngはモデル作成をより簡便化したモデル作成ツールでした。(説明は以2章参照)

一般にModelingというのは、Simulationするためのモデルの作成の事を言います。

構造解析するための、3次元構造を作成する事も、モデリングと言います。(以下の3次元構造など)

 

注意:モデリングをこれから委託される方へ!

Bsim3/Bsim4等のモデルパラメータを抽出するのをモデリングと言ってる人がいますが、正確にはCharacterize(特性抽出)もしくはパラメータ抽出と言います。

日本では、ここがおかしな部分です。なので正確には、モデリングサービス=モデルパラメータ抽出サービスの事を言っています。なので、モデルを作成というのは、モデル式からモデルを作成し、ターゲットデバイスの値にフィッティングした物を言います。

言葉がおかしいと、モデルもおかしいのが横行しています。ちまたでは、おかしなモデル作成が横行しています。(以下おかしなモデルです)

変なモデル

ある会社のモデルですが、電源がオフセットを付けるためにMOSのドレインに挿入されています。凄いモデルがあるもんです。モデルを作成するエンジニアならばこんな事は普通はしません。もし、購入したモデルにこれと同様な電源をあるモデルを見た時には、注意してください。Spice Simulatorを知らないモデリング会社には要注意です。

通常モデルを作成する時には、以下の三つ+新しい方法のモデルの作成方法があります。

  1. Spiceに組み込まれているトランジスタやダイオードを用いたマクロモデル
  2. 同じくメインのデバイス+抵抗+容量+電流源で調整したマクロモデル
  3. 新規にモデル式自体を作成しモデルを作成(材料特性等から物理的方程式組み立て、そこから近似式および数式を導出)
  4. まったく新しい手法で、入出力の多次元の方程式を導出し、数式をモデル化

ちなみに、弊社では3、4番しかしてません。理由は、1と2ではそれなりのモデルは出来ますが、特に1番のマクロモデルは回路Simulatotionで必ず破綻します。2番はモデリング会社の技量によりますが、国内の会社および会社のモデリングチームでは、実用に堪えるモデル作成は難しいと思います。なので懸命な人は3番を選択します。HiSIMの開発も当然3番でしたし、これが出来ないモデリング会社とはお付き合いしない方が良いと思います。

そしてモデリングの手法に関してですが、4番の方法:弊社では回路のモデリングに使用してる一つの手法でRSM( Response Surface Modeling)という手法を使っています。既にお客様の所で導入済みで、Simulation速度は、Verilg-Aのモデルに関わらず〜約500倍高速化を達成しています。

このようなモデリングは、全く新しく聞こえるかも知れませんが、モデルパラメータの変数N個に対するN次元の空間問題を解きますとRS(M)が導かれます。RSM自体は昔からある物で決して新しい物ではありません。知らない人はこの機会に検索で調べてみてください。知らないモデリングエンジニアの人は勉強の良い機会ですので、頑張って見てください。

そして、もう一つ。モデルを依頼したのに収束性が悪いという方へ。

問題点としては以下の事が考えられます。

  1. モデル作成情報とテストベンチ回路の情報が足りない
  2. モデル自体に不連続がある
  3. モデルがDCのみ対応でTrnasientおよびFrequencyDomainに対応していない。
  4. 合わない

等があります。

1に関しては、出来るだけ、どういうSimulationをするか情報を出す必要があります。2に関しては、モデル作成する側として問題外です。3、4は良くありがちで、回路を知らない人がモデルを作成するとどういうSimulationかわからず適当に作ってしまします。特に4番は一番多いかも知れません、Bsim3/Bsim4のパラメータ抽出はDC特性がメインで容量パラメータをいくら精度よく抽出しても過渡解析あいません。これはアナログ。ミクスドシグナルの回路に多いのですが、アナログ回路のバイアス条件を知らずに普通にデジタル用のモデルとしてパラメータを抽出してるからです。通常これで合わないのが普通です。ノイズもしかり、そしてPLLのジッターも合うはずはありません(詳細は別ページのJitterの方を参照)。合うというモデリング会社は嘘つきですので要注意です。そしてこのSpiceのモデルパラメータ抽出ですが合わない理由の一つにSpice Simulatorの精度や特性を知らないからです。容量抽出よりも、Spice Simulatorの容量モデルの設定:この設定が大きく聞く事をモデリング会社の人は知りません。弊社の講座では普通にこの違いを紹介していますので、最終講座:2012年Spice Simulation & moderling講座を受講もしくは、身近な受講者様から聞くかもしくはお問い合わせしてみてください。

話戻りまして、RSMを使ったモデリングツールですが、弊社の取り扱いのInfiniscale社のLysisというツールの中のTech Modelerというエンジンがこれを用いてモデリングをしております。

Infiniscale社は、フランスGrenobleの会社でDolphin Integaration社と同じですね。

Lynguent社は:Lynguent HP

Infiniscal社:Infiniscale HP

1. Modeling

.弊社では、半導体のMOS/Diode等のデバイスのモデリング(パラメータ抽出)は行わないのですが、何故かパワーデバイスに関しては、モデリングを行っています。昨年からIGBTとSiCのモデルの作成をしておりまして、何故だが、このところの引き合いはパワーデバイスばかりです。通常のCMOSのモデルは、モデル作成&抽出をしないのは、あくまで技術的な事よりもリソースが無い為ですので、ご理解よろしくお願いいたします。ただ長い期間であれば、余力もありますので要相談です。アナログ回路の動作も理解出来ないモデリング会社さんですとデータシートや測定&抽出しか出来ませんので…。 弊社では、以下Bsimproを用いてparameter抽出を行います。

2. Modlyng

 Modelingといいますと、どうしてもSpice Modelのイメージが強いのですが、従来機械系やSystem Simulationの世界では当たり前に使われていた言葉で、特別な言葉ではありません。半導体の世界にも、ようやくModelingが一般化しつつあるのも事実で、実は最近こういったツールが登場しています。このツールはLynguent社のModlyng DV studioというツールで、従来Cadence環境を使用してる人にはかなり楽に、ライブラリをこのツールでVerilog-AMSのモデルを作成してくれます。 Verilog-AMSのモデル化を行うツールとしては唯一のツールです。そして、このツールに興味をもたれた方、私の方へご連絡ください。ご説明に伺わせて頂きます。

Lynguent製品の詳細は、Lynguent製品の紹介のページで詳細を記述しております

※ちなみに、このLynguent社のTopおよび開発者は、元Saberの開発者ですので、なんとなく 見た事のあるGUIかも知れません。 で話は戻って、Spice等のデバイスモデリングについてですが、Spiceのモデリングの需要 あまり聞かれなくなって来ています。 そして、追い打ちをかけるように、そのデバイスのモデリングをしている会社様 (名前はふせますが)の悪い評判をかなり聞きます。 手抜きはしては駄目ですよ!価格なりの作業も良いですが、これが現実なのでしょうね。 で、何故かモデリングのお仕事、特にIGBTやPowerMOSのモデリングのお話が、弊社に 結構来ております。 今年は、既に時間がないので、依頼頂いても出来ませんが、来年は、予定が空いてますので まだ出来ます。パワー系のデバイスでお困りの方是非問い合わせください。 単体デバイスのモデリングはする予定ないですが、Diodeぐらいはきちんとモデリング可能 です。どいうわけで、IGBT丸ごとではなく、まずは力試しに、Diodeから試してみて ください。  今年は、詳細は来年発表出来ると思いますが、非線形-線形化モデリングという新しい モデリング手法を試していまして、結果が年末に出ると思います。 これはDiodeのリカバリ特性を記述するには、かなり期待できます。 実際6年前には、ある会社でしていましたので、まったく根も葉もない物ではありません。

 さて、このツールと同様な事、私も業務としてさせていただいております。 回路をVerilog-AMSで記述します。弊社では再モデリング化と呼んでいます。 実際に、ある伝送線路のイコライザ付きのドライバ回路をVerilog-AMSで再モデル化しますと、約500倍早くなったという実績があります。 電圧、電流精度はそのまま(誤差:0.2%ぐらい)で再モデル化出来ます。

3. System Simulation

そしてModelingで重要なのは、Systemからデバイスまで、どのようなSimulation環境を築くかによってModelingの難しさが変わって来ます。

例えばMATLABで環境を作成しました!とします。するとモデル作成さえすれば、System Simulationは問題なくする事ができますが、さあ、一つ下の階層、さらには半導体の通信Simulationをしましょうとしたときに、一気に問題が発生します。弊社で考えるSimualtion環境は、一つのツールにこだわるのではなく、MATLABや他のSImulatorをうまく使って統合していく所にあります。例えば以下は、弊社取り扱い製品のDolphin Integration SMASHのSimulink I/Fを使用した図になります。この組み合わせで行きますと、SMASHがSpice/Verilog-AMS/VHDL-AMS/SystemCまで対応してるので、かなりの範囲をカバーする事が出来ます。おそらく出来ない場面はほとんどないのでは?と思っています。今はシステム検証とかESLとかいろいろ叫ばれてますが、本当のSytem Simulationというのは、どの階層でもきちんとモデルを作成しモデルが存在してる場面があって、それぞれ抽象度を変えながらSimulationが出来るのが本当のSystem Simulationの位置づけだと思っています。

なので、弊社ではSystemCではなく、SystemC-AMSについて普及に努力しております。

下記のような、自動車のような大きなシステムになるとモデルの数が莫大になります。こういう場面でいろんな抽象度を持ったモデルが必要なのです。VDA(ドイツ自動車工業会)の取り組みは先進的でしたが、今ひとつのはVHDL-AMSを標準にしてる事(一つでは何もできない)で、モデルが単一であり、抽象度の概念がモデルに存在しない事にあります。本当のSystem Simulationをするのであれば、抽象度は、最低でも複数必要!(モデルによりますが)。こういったコンサルテーションも引き受けてますのでご連絡ください。

system

                 

*iphone アプリ 開発
*ラティース ラティッセ