华大九天新一代存储器电路特征化提取工具Liberal Mem的核心功能

引 言

在科技迅猛发展的当下，数据已然成为驱动各行业进步的核心要素。从日常生活中的智能手机、电脑，到工业生产里的自动化设备，再到前沿的人工智能与大数据处理系统，海量数据的存储与高效管理需求与日俱增。存储器，作为数据存储的关键载体，其重要性不言而喻。不同类型的存储器，凭借各自独特的性能、特点与成本优势，在多样化的应用场景中扮演着不可或缺的角色。

当前，在人工智能（AI）与高性能计算（HPC）的驱动下，以高带宽内存（HBM）和高速SRAM为代表的存储芯片的需求呈爆发式增长。与此同时，物联网（IoT）与边缘计算设备对超低功耗、小尺寸高集成度的IC的依赖日益加深，而汽车电子领域则对芯片的可靠性和安全性提出了近乎苛刻的标准；工业控制、医疗设备、航空航天等领域也到处可见存储器的身影。这些前沿应用不仅要求存储IC，大规模数模IC具备极致性能，更要求其特征化模型必须精准、高效，以支撑快速迭代的产品开发周期。

这些先进存储IC，大规模数字IC中，标准单元库是其物理实现的基石。随着半导体工艺向深纳米节点持续演进，低功耗移动设备需求同步攀升，所需的PVT工艺角数量急剧增加，对工艺偏差建模（LVF库）的需求也随之凸显。这些需求对存储器电路的单元库特征化工具提出了更高的要求，传统基于全电路仿真的方法已无法满足芯片开发周期的时效需求。

为应对这一挑战，华大九天重磅推出新一代存储器电路特征化提取工具——Empyrean Liberal Mem，该工具能高效生成包含LVF格式的标准库文件，突破存储芯片设计瓶颈，显著加速存储器电路设计流程。

Liberal Mem支持仿真器无缝集成，实现高性能、高精度的存储器特征化建模。其内置的电路分析引擎，可对存储器电路进行精准剖析，确保模型的精度。同时，整体工具链具有完善的K库质量验证功能，通过自动化流程对生成的库文件进行全面检查，涵盖从基本功能到时序参数一致性的全方位验证，保障库文件的高质量和可靠性。

Liberal Mem的核心功能

01高精度自动化存储器特征化

Liberal Mem为各类存储器提供高性能、高精度的特征化建模解决方案，全面支持常见的SRAM和ROM类型。并覆盖先进工艺所需的关键时序模型，如NLDM/NLPM/CCS/ CCSN/LVF。

小知识

SRAM（静态随机存取存储器）以其速度快，纳秒级读写等特点，广泛应用于高性能处理器，高端 GPU 内部缓存，DSP，高速网络设备，以及工业控制、航空航天等嵌入式系统的高速缓存中，SRAM可以保障实时数据处理，且保持时无需刷新，功耗较低。

ROM（只读存储器）具有断电后数据不丢失的非易失性特点，出厂时数据被预先写入，正常使用中仅能读取。其在智能家电、汽车电子，计算机主板BIOS等领域，存储固定控制程序，确保设备稳定运行。

该工具结合自动化全电路仿真流程、创新的CCC（Channel-Connect Component）建模技术以及局部仿真方法，在确保LVF模型结果与全电路蒙特卡洛仿真结果高度一致的前提下，实现了显著的性能飞跃。

02便捷的电路分析

在 IC 设计流程中，工程师常面临时序验证复杂、电路稳定性难评估、电源网络优化难等问题。Liberal Mem将复杂的电路分析转化为直观的设计洞察，让工程师能够轻松驾驭深纳米工艺下的存储器设计挑战。以贴合 IC 设计实际需求的易用性，通过简单配置即可激活其强大的分析能力，为设计团队提供关键的设计决策支持。

信号余量分析

针对 IC 设计中时序偏差容易导致数据传输错误的痛点，该功能可精准捕捉同一信号源触发的两个信号之间的传输时差，追踪信号传输路径，精确捕捉同一时钟源驱动的关键信号对（如读写使能、地址解码等）之间的时序偏差。Liberal Mem可以直观帮助工程师报告出路径存在时序违例风险，避免在后期流片时出现灾难性问题。

采样电压差分析

在存储器电路的读写采样环节，位线电压稳定性直接影响数据存储的准确性。工具能在采样触发瞬间，自动抓取并上报位线最小与最大电压差，为工程师评估电路抗干扰能力、优化采样电路设计提供关键数据，保障芯片存储功能稳定。

电压降分析

IC 电源网络若存在电压降问题，可能导致芯片局部供电不足、性能下降。该功能可全面监测每条电源线与信号线的电压状态，尤其能精准识别最坏情况下的电压降，助力工程师针对性优化电源网络布局，避免因供电问题影响芯片可靠性。

最小工作电压分析

在低功耗 IC 设计中，确定最小工作电压是平衡功耗与性能的关键。Liberal Mem通过电压分析扫描技术，锁定对时序和功耗敏感的最小工作电压，并定位敏感电路路径，帮助工程师在保证芯片性能的前提下，最大程度降低功耗。

03全方位的K库质量验证

Liberal Mem还提供了专业的库质量验证功能，支持两种验证模式：二分法验证（Bisection-based validation）和全速验证（At-speed validation）。

二分法验证采用二分法（Bisection）方式获得时序约束数据，与库文件里的数据进行细致比对，以验证其准确性。全速验证是将库文件中的时序数据作为输入，通过仿真向量对电路进行仿真，自动判断输入的约束条件是否满足电路的时序要求。通过检查电路功能来验证这一组时序约束数据的准确性。这两种验证模式相辅相成，充分展现了Liberal Mem在验证过程中的灵活性与全面性，为用户提供了高效、可靠的验证解决方案，严格保障库文件的准确性和可靠性。

Liberal Mem的应用价值

Liberal Mem 为存储器企业带来显著竞争优势，能够大幅缩短特征化周期，加速产品上市进程。在某先进工艺存储器设计项目中，Liberal Mem 依托高效的 K 库流程，较既有方案实现 10 倍提速；同时，相较于传统蒙特卡洛（Monte Carlo）方法，其在确保特征化精度（误差小于 1%）的前提下，生成 LVF 格式文件的运行速度实现了跨数量级的飞跃。这一系列突破将整体特征化周期从传统方法所需的数周，压缩至数天，且全程保障精度不打折扣，为存储器产品快速推向市场提供了强有力的技术支撑。

小知识

LVF是（Liberty Variation Format）格式的标准库文件：传统的Margin 设置采用“一刀切”模式，难以兼顾不同场景的差异化需求；而 LVF方案能够根据不同需求精准提供Margin。正常Nominal延迟在50ps以内，控制误差在正常变化（Nominal Variation）的10%~20%以内；当正常Nominal延迟超过100ps以后，误差设置为Nominal Variation的5%以内。这种LVF模型方案能够有效规避添加统一Margin而导致的时序约束过松（乐观）或过紧（悲观）的问题，实现精细化的时序管理，助力芯片设计在性能与可靠性之间达到平衡。

结 语

华大九天一直聚焦于EDA工具的开发、销售及相关服务业务，致力于成为全流程、全领域、全球领先的EDA提供商。Liberal Mem存储器电路特征化提取工具的推出，再次彰显了华大九天在EDA领域的深厚技术积累和创新能力。展望未来，华大九天期待与更多存储器设计企业携手合作，以Liberal Mem为有力抓手，共同攻克存储器电路特征化提取的技术难题，持续优化存储器设计流程，为全球半导体产业的蓬勃发展贡献力量。让我们共同期待华大九天以科技创新为引擎，驱动半导体设计迈向更高效的未来！

北京华大九天科技股份有限公司（简称“华大九天”）成立于2009年，一直聚焦于EDA工具的开发、销售及相关服务业务，致力于成为全流程、全领域、全球领先的EDA提供商。

华大九天主要产品包括全定制设计平台EDA工具系统、数字电路设计EDA工具、晶圆制造EDA工具、先进封装设计EDA工具和3DIC设计EDA工具等软件及相关技术服务。其中，全定制设计平台EDA工具系统包括模拟电路设计全流程EDA工具系统、存储电路设计全流程EDA工具系统、射频电路设计全流程EDA工具系统和平板显示电路设计全流程EDA工具系统；技术服务主要包括基础IP、晶圆制造工程服务及其他相关服务。产品和服务主要应用于集成电路设计、制造及封装领域。

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