Best-Paper-Award für Beitrag zu rechnergestützter Verifikationsmethodik geht an IMMS

Das IMMS Institut für Mikroelektronik- und Mechatronik-Systeme gemeinnützige GmbH wurde gemeinsam mit Forschungspartnern auf der Konferenz ”Forum on specification & Design Languages“ in Bremen am 16.09.2016 für den Beitrag ”Knowing Your AMS System’s Limits: System Acceptance Region Exploration by Using Automated Model Refinement and Accelerated Simulation“ mit dem Best-Paper-Award ausgezeichnet.

Die Arbeit wurde im Clusterforschungsprojekt ANCONA (Analog-Coverage in der Nanoelektronik) entwickelt. Gemeinsam mit fünf Universitäten und Forschungseinrichtungen erarbeitet das IMMS in ANCONA rechnergestützte Verifikationsmethoden, die den Entwurf analog/digitaler Schaltungen erleichtern und deutlich beschleunigen sollen. Solche Schaltungen sind die technologische Basis für das „Internet der Dinge“ und „Industrie 4.0“. Das Zusammenspiel von hierfür neuentwickelten Systemkomponenten und deren parasitären Interaktionen, z.B. über die Versorgungsspannung, kann bislang meist erst im Versuchsaufbau getestet werden. Daher erarbeiten die Projektpartner rechnergestützte Verfahren, um die korrekte Funktion der komplexen Systeme schon während des Entwurfs zuverlässig nachzuweisen.

Das IMMS entwickelt hierfür spezialisierte Methoden, mit denen Modelle für gemischt analog-digitale Schaltungen auf Systemebene automatisch erweitert werden, um kritische Szenarien zu identifizieren. Unter anderem werden hierfür solche Effekte, die nicht direkt von einer einzelnen Systemfunktion herrühren, aber dennoch wie ein Übersprechen über Versorgungsleitungen das Systemverhalten beeinflussen, in Systemmodelle integriert und diese effizient simuliert. Solche sogenannten extrafunktionalen Effekte entstehen z.B. aus der Interaktion von Systemkomponenten. Da diese Effekte auf Systemebene oft vernachlässigt werden, können sie nicht in frühen Designschritten untersucht oder vor der Fertigung gefunden werden. Deshalb hat das IMMS eine Methode erarbeitet, um einerseits Akzeptanzregionen, in denen das System sicher funktioniert, zu identifizieren und andererseits Bereiche für kritische Szenarien des gemischt analog-digitalen Systems (AMS).

Im Detail werden hierfür extra-funktionale Effekte in Systemmodelle eingefügt und ihr Verhalten mit parallelen Simulationen in Kombination mit beschleunigter Analog-Simulation untersucht. Dieser schnellere Simulationsansatz basiert auf lokalen Linearisierungen von nichtlinearen Schaltungen, die zu stückweise linearen Systemen führen. Die Simulation wird durch das Vermeiden numerischer Integration und Parallelisierung des Algorithmus weiter beschleunigt. Ausgangspunkt für diese vollautomatisierte Methode ist eine Netzliste. Um die Anzahl der benötigten Simulationen zu reduzieren, wird ein adaptiver Abtastalgorithmus verwendet.

Prämierter Beitrag:

Knowing Your AMS System’s Limits: System Acceptance Region Exploration by Using Automated Model Refinement and Accelerated Simulation,

Georg Gläser¹ , Hyun-Sek Lukas Lee² , Markus Olbrich² , and Erich Barke², ¹IMMS Institut für Mikroelektronik- und Mechatronik-Systeme gemeinnützige GmbH Ilmenau, Germany, ²Institute of Microelectronic Systems, Leibniz Universität Hannover, Germany