MATLAB und Simulink für die Entwicklung von Halbleitern

Mit MATLAB® und Simulink® wird die Untersuchung des Entwurfsraums und die Top-down-Methode der Halbleiterbauelemente erleichtert. Ingenieure können so ihre Multidomain-Systeme mithilfe einer Kombination von Modellierungsansätzen und Abstraktionsebenen gemeinsam beschreiben, analysieren, simulieren und verifizieren. Domänenbeispiele sind analog, digital, RF, Software oder thermisch; die Abstraktion kann von der Transistor- bis zur Algorithmenebene variieren.

In MATLAB und Simulink definierte Systemmodelle, Verifizierungsumgebungen und Testfälle können auf verschiedene Weise in EDA-Tools wiederverwendet werden, z. B. durch Co-Simulation, Export von Modellen, Prüfstände und Testvektoren sowie durch C und HDL-Codegenerierung. Diese Pfade integrieren Systemdesign-, Verifizierungs- und Implementierungs-Workflows und ermöglichen Ingenieuren, die Designiterationen erheblich zu verkürzen, das Risiko von Projektplanverzögerungen zu reduzieren und die kontinuierliche Integration von Spezifizierungs- und Designänderungen zu ermöglichen.

„Mithilfe der MathWorks-Tools konnten wir die besten Algorithmen auswählen. Da das Modell viel schneller lief als unser Schaltungssimulator, konnten wir Implementierungsfehler deutlich zeitsparender erkennen und das Produkt zügiger auf den Markt bringen.“

Cory Voisine, Allegro MicroSystems

Halbleiter mithilfe von MATLAB und Simulink entwickeln

Digitales Design

Modellieren und simulieren digitaler Systeme mithilfe von Funk-, Bildverarbeitungs- und Signalverarbeitungsalgorithmen sowie umfangreichen mathematischen und trigonometrischen Funktionen und komplexer Zustandssteuerungslogik. Erstellen Sie Ihre Modelle mithilfe der Abstraktionsebene, die den richtigen Kompromiss zwischen Genauigkeit und Simulationsgeschwindigkeit ermöglicht. Diese schnelle Untersuchung des Entwurfsraums hilft Ihnen bei der richtigen Wahl der Systemarchitektur und der Quantisierungen. Vorhandene Verilog®-, VHDL®- und C/C++ Modelle können importiert werden, wodurch eine kontinuierliche Integration möglich wird.

Führen Sie System-on-Chip (SoC)-Hardware/Software-Co-Design und -Simulationen mit MATLAB und Simulink durch, die sowohl die SoC-Architektur als auch die Task-Ausführung und OS-Effekte berücksichtigen. Dieses Vorgehen ermöglicht eine hochgenaue Analyse der Software-Performance und der Hardware-Auslastung schon sehr früh im Produktentwicklungsprozess.


Analoges und Mixed-Signal Design

Fractional-N PLL mit einem Delta-Sigma-Modulator.

Phasenrauschprofil für einen VCO.

Phasenrauschprofil für einen VCO.

Analoges und Mixed-Signal Design

Kombination und Simulation analoger, digitaler, Software- und HF-Komponenten mit MATLAB und Simulink für eine schnellere Bewertung vieler Designalternativen sowie zur Optimierung der Systemleistung. 

Entwurf und Analyse analoger Mixed-Signal-Komponenten, wie ADC, PLL, Stromrichter und SerDes, basierend auf MathWorks® Referenzmodellen und Bibliotheken. Untersuchung architektonischer Kompromisse auf Systemebene, bewerten der Auswirkungen physikalischer Beeinträchtigungen (z. B. Phasenrauschen, Jitter, Nichtlinearität, Leckagen und Timing-Fehler) und Verifizierung des Schaltungsverhaltens unter verschiedenen Bedingungen und Szenarien. 

Wiederverwendung der MATLAB- und Simulink-Modelle sowie Prüfstände in IC- und PCB-Designumgebungen wie Cadence®, Virtuoso®, AMS Designer, Cadence® und PSpice®. Beschleunigung des Implementierungsprozesses und Schließen der Lücke zwischen Systemtechnik und ASIC-Design.


RF-IC- und Systementwurf

Entwurf, Analyse und Simulation von HF-Systemen mithilfe von Messdaten wie S-Parametern, Datenblattangaben oder physikalischen Eigenschaften. Erstellen Sie Modelle von RFIC-Sendeempfängern und integrieren Sie diese mit digitalen Signalverarbeitungsalgorithmen und Steuerlogik, um adaptive Architekturen wie automatische Verstärkungsregelung (AGC), digitale Vorverzerrung (DPD) und abstimmbare Anpassungsnetze präzise zu simulieren. Integrieren des HF-Frontends mit Antennen-Arrays zur Modellierung von Beamforming-Architekturen unter Berücksichtigung von Nah- und Fernfeldkopplung.

Mit MATLAB und Simulink können Sie HF-Systeme auf verschiedenen Abstraktionsebenen modellieren. Die Simulation der Schaltungshüllkurve ermöglicht die originalgetreue Mehrträgersimulation von Netzwerken mit beliebigen Topologien. Die Analyse der Harmonic Balance berechnet die Auswirkungen der Nichtlinearität auf die Verstärkung und auf Intercept-Punkte zweiter und dritter Ordnung (IP2 und IP3). Mit der Equivalent Baseband Library ist eine schnelle, zeitdiskrete Simulation zur Validierung der Leistung eines kaskadierten Einträger-HF-Systems möglich.

Darüber hinaus bietet MATLAB LTE-, 5G-, WLAN- und Bluetooth-Standard-konforme Funktionen, Apps und Referenzbeispiele für die Modellierung, Simulation und Verifizierung verschiedener Kommunikationssysteme. Sie können End-to-End-Kommunikationsverbindungen konfigurieren, simulieren, messen und analysieren. Sie können auch einen Konformitäts-Prüfstand erstellen und wiederverwenden, um zu überprüfen, ob Ihre Entwürfe, Prototypen und Implementierungen die HF-Standards erfüllen.

RF-IC- und Systementwurf

Batteriemanagement

Batteriemanagementsystem

Das Batteriemanagementsystem (BMS) stellt den sicheren Betrieb, die Leistung und die Lebensdauer der Batterie unter verschiedenen Lade-/Entlade- und Umgebungsbedingungen sicher. Die Modellierungs- und Simulationsfunktionen von Simulink ermöglichen die Entwicklung eines BMS, einschließlich Formulierung und Parametrierung der Einzelzellen-äquivalenten Schaltungen, Entwurf der elektronischen Schaltungen, Steuerlogik, automatischer Codegenerierung sowie Verifizierung und Validierung.

Darüber hinaus kann aus Simulink-Modellen C Code oder HDL für das Rapid Prototyping von Systemen oder Mikrocontrollern generiert werden. So können Sie Echtzeitsimulationen für Hardware-in-the-Loop-Tests (HIL-Tests) durchführen und den Algorithmus vor der Hardware-Implementierung validieren.


Verifizierung

Strukturiertes Verifizieren der MATLAB- und Simulink-Modelle durch Definition der Verifizierungsumgebungen, Testfälle und formalen Eigenschaften. Es werden Regressionstools und formale Engines bereitgestellt, mit denen Sie Bugs frühzeitig im Entwurfsablauf finden können. Zur Quantifizierung der Verifizierungsergebnisse werden Werkzeuge mitgeliefert, die eine Abdeckungsmessung und Rückverfolgbarkeit von Anforderungen ermöglichen.

Exportieren der Systemmodelle, Verifizierungsumgebungen und Testfälle als SystemVerilog DPI-C- oder UVM-Komponenten und Wiederverwendung als Treiber, Checker oder Referenzmodelle in Ihren EDA-Simulationen. Sie können Co-Simulation auch nutzen, um MATLAB- und Simulink-Modelle mit ihren HDL- oder SPICE-Darstellungen zu vergleichen.

Verifizierung

RTL-Implementierung

RTL-Implementierung

Konzentrieren Sie sich auf die Optimierung der Hardwarearchitektur Ihrer Algorithmen und nicht auf das Codieren: Verfeinern und verifizieren Sie schrittweise Modelle digitaler Systeme und wandeln Sie diese in RTL-Code um. Nach der Funktionsprüfung der Hardwarearchitektur Ihres Algorithmus stellt die automatische Codegenerierung sicher, dass Ihr Plan korrekt umgesetzt wird. Im Vergleich zum manuellen Codieren ermöglicht dieser Workflow nicht nur eine schnellere Erkundung verschiedener Architekturoptionen, sondern macht den Gesamtprozess auch agiler, um sich schnell an Änderungen anzupassen.


Herstellung von Halbleitern

Der Ertrag ist der wichtigste Faktor im gesamten Halbleiterbetrieb. Mit MATLAB und Simulink können Sie Systeme entwickeln, integrieren und bereitstellen, die Technologien wie Deep Learning, vorausschauende Instandhaltung und Bildverarbeitung nutzen. Mit diesen Systemen können Sie den Produktionsertrag durch eine Verbesserung der Halbleiterprozesssteuerung steigern, den Wartungsaufwand durch den Einsatz eines Photolithographiesystems mit Fehlererkennung minimieren und die Zuverlässigkeit von Anlagen durch die Schätzung der verbleibenden Nutzungsdauer einer Maschine steigern.


Halbleitertests

Halbleitertests

Verwenden Sie MATLAB, um Prüfstandsversuche für Halbleiter durchzuführen. Mit MATLAB können Sie über Gerätetreiber oder textbasierte Befehle direkt mit Testgeräten kommunizieren. Die in MATLAB erzeugte Wellenform kann als Reiz für das zu testende Design (DUT) an ein Messgerät übertragen werden. Alternativ können die Messdaten aus dem DUT vom Messgerät erfasst und zur Nachbearbeitung, Analyse und Visualisierung an MATLAB gesendet werden. Sie können basierend auf LXI-, PXI- und AXIe-Normen auch Tests automatisieren, Hardwaredesigns verifizieren und Testsysteme aufbauen.