Dimensionnement et tracé

Le dimensionnement consiste à calculer les dimensions géométriques des composants : longueur et lar­ geur pour les transistors, surface pour les condensateurs.

Au cours du tracé, un jeu cohérent de patrons de masque est dessiné en respectant les règles de dessin fournies par le fondeur. Ces patrons sont ensuite utilisés par le fondeur pour confectionner les masques indispensables à la fabrication du circuit réel.

Ces deux étapes sont totalement liées à la technologie employée. Il est donc impératif d’avoir au préa­ lable sélectionné une technologie en fonction du compromis à atteindre entre vitesse, consommation, sur­ face et couts de fabrication.

Fig. 17 : Exemple de structure interne d'un amplificateur opérationnel

OTA simple à deux étages

pd ast mc mcbm sc Vdd Vss Vout Vin+ Vin^‒

ast : étage amplificateur simple en tension mc : miroir de courant mcbm : miroir de courant à branches multiples pd : paire différentielle sc : source de courant

Usage de SystemC-AMS dans le processus de raffinement analogique

Pour répondre à la densité et à la complexité toujours croissantes des circuits intégrés, de nombreux outils de conception assistée par ordinateur (CAO), ont été conçus et perfectionnés au cours des années. Cependant chacun d’eux est spécialisé dans un domaine (simulateur numérique, simulateur analogique, simulateur radiofréquence, …). Or, pouvoir mener à bien des simulations du système complet est désormais indispensable pour parvenir à la conception d’un système mixte et analogique, voire hétérogène, dans lequel se côtoient circuits de traitements numériques, capteurs, actionneurs analogiques ou systèmes microélectro­ mécaniques (MEMs) et système d’émission-réception radiofréquence. Ceci implique de cosimuler le sys­ tème, c’est-à-dire faire exécuter des simulations simultanées et interconnectées sur les différents outils de simulations. Des techniques de cosimulation ont donc été mises au point comme celles proposées ou évo­ quées dans [53]. Mais ces outils n’ont pas été initialement prévus à cet effet. Les interconnecter et les faire échanger des informations peut s’avérer compliqué et difficile à mettre en œuvre. Comme une grande quan­ tité de ressource se trouve mobilisée pour la synchronisation des différents simulateurs, les performances de simulations sont parfois décevantes. Outre les aspects purement techniques, des considérations de licences entrent en jeu quand les outils ne sont pas libres de droit. Une licence par outil est alors requise ce qui peut rendre la cosimulation rapidement très onéreuse.

SystemC-AMS, extension de SystemC, simplifie la simulation globale en apportant un environnement de simulation unifié. Grâce aux différents niveaux d’abstraction et aux différents modèles de calculs intégrés de SystemC-AMS, la modélisation d’un système dans son ensemble est plus efficace. Elle est également plus facile à réaliser du fait de l’utilisation d’un seul et même langage de programmation pour toutes les composantes du système, qu’elles soient numériques, analogiques, radiofréquences ou microélectroméca­ niques. Avec le tandem SystemC-AMS et SystemC, le concepteur n’a plus qu’un seul outil de conception et de simulation. Il n’a plus à rechercher comment interconnecter les différents domaines puisque tout le nécessaire est fournit avec le langage. Il doit désormais naviguer entre les différents niveaux d’abstraction et les différents modèles de calcul. Ceci n’est pas forcément évident et requière une bonne connaissance de SystemC-AMS. De plus, un modèle de calcul n’est pas lié à un niveau d’abstraction : un même modèle de calcul peut être utilisé à des niveaux d’abstraction différents et un même niveau d’abstraction peut être modélisé de plusieurs façons. En conséquences, les performances de simulations peuvent être améliorées en précision et en vitesse par un choix avisé du modèle de calcul. De premiers essais de performances, réalisés avec les différents modèles de calcul de SystemC-AMS, ont montré qu’il ne sera pas raisonnable de décrire un système complet en utilisant uniquement le modèle de calcul le plus précis, le modèle ELN (Electrical Linear Network), cf. [41]. Le raffinement partiel par unité fonctionnelle est donc incontournable pour parve­ nir à mener à bien la conception d’un système complet. La méthode de raffinement structuré du chapitre III démontre ici son intérêt. L’emploi de modèles de plus en plus détaillés et cohérents entre eux, rend possible le raffinement poussé d’une partie tout en maintenant le reste de la description du système à un niveau plus abstrait, moins gourmand en calcul. Une fois cette partie étudiée finement, il est alors possible de reprendre son modèle de plus haut niveau afin de passer au raffinement d’une autre partie. Le choix du style de modé­ lisation le mieux adapté à chaque niveau d’abstraction est crucial pour atteindre le meilleur compromis entre vitesse de simulation et précision.

Le présent chapitre expose une étude des différents modèles de calcul de SystemC-AMS dans le but d’aider le concepteur à faire le meilleur choix à chaque niveau d’abstraction. Il ne s’agit pas de faire ici une comparaison de SystemC-AMS avec d’autres simulateurs comme dans [28 ; 54 ; 55] mais d'évaluer les performances des différents modèles de calcul en terme de vitesse de simulation. Les styles de modélisations possibles avec SystemC-AMS et les différents modèles de calcul adaptés à chaque étape de raffinement ont été examinés de façon à comprendre leur impact sur la simulation. Les styles de modélisa­ tions les plus adaptés à un niveau d’abstraction du processus de raffinement analogique présenté au chapitre III ont été estimés afin de déterminer le meilleurs compromis possible entre vitesse et précision de simula­ tion. Les différents modèles de calcul de SystemC-AMS ont été catégorisés dans cet objectif. Les niveaux d’abstraction, pour lesquels SystemC et SystemC-AMS peuvent être employés, sont précisés. Un nouveau style de modélisation combinant deux des trois modèles de calcul disponibles dans SystemC-AMS est intro­ duit. Les temps de simulation des différents styles de modélisation de SystemC-AMS sont évalués à travers deux cas d’étude. L’un est destiné à évaluer l’évolution des performances lors du passage à l’échelle d’un système unitairement simple, l’autre à faire l’évaluation dans le cas du raffinement d’un système plus com­ plexe.