В это статье коснемся возможностей использования моделей сокращенного порядка (ROM) МЭМС-устройств для инженером-разработчиков систем, которые могут их использовать в своих схемах Simulink, и для разработчиков интегральных схем (ИС), которые могут их применять в своих схемах плат.

Прежде чем перейти к техническим составляющим, проясним, что для разработки электроники, необходимой для управления и обработки сигналов, использующейся с каждым МЭМС-устройством, системные инженеры обычно используют Simulink в то время, как разработчики ИС работают с инструментами проектирования схем, такими как Cadence Virtuoso. В их технологической схеме есть блок МЭМС с базовой моделью, которая отражает связанное электромеханическое поведение МЭМС-устройства. Обычной практикой является создание поведенческих МЭМС моделей вручную, но такая модель имеет множество недостатков: обычно они очень упрощены, захватывая только одну степень свободы и опускают нелинейные эффекты. Более того, трудно синхронизировать созданные вручную модели с изменяющейся конструкцией устройства. Все эти недостатки можно избежать, используя ROM модели, экспортированные из MEMS+, вместо моделей, созданных вручную.

Впервые экспорт в ROM был представлен в MEMS+ версии 4.0 как средство для написания моделей Verilog-A. Verilog-A является наиболее используемым языком проектирования устройств (HDL). Чуть ли ни каждый симулятор схемы смешанных сигналов может считывать и моделировать модели, написанные на Verilog-A. Модели Verilog-A в основном представляют собой текстовые файлы, которыми можно легко обмениваться, не используя специального программного обеспечения или лицензирования. Задача экспорта Verilog-A из MEMS+ поставила перед разработчиками САПР Coventor две цели разработки: 1) как бы мы могли сжать нашу сложную C++ библиотеку моделей в простой текстовый документ? и 2) как мы могли бы удовлетворить потребности наших клиентов в защите интеллектуальной собственности? Модели ROM оказались решением: они позволяют нам сделать компактные «образцы» сложных нелинейных мультифизических моделей, которые мы записываем в виде текста. Поскольку эти «образцы» по сути являются абстрактными математическими матрицами, все IP геометрической конструкции остаются защищёнными, даже если фактическую модель Verilog-A можно открыть и прочитать в любом текстовом редакторе.

Экспорт модели Verilog-A оказался не только отличным способом для обмена информацией внутри коллектива инженеров или с внешними партнерами без раскрытия IP, но и новой вехой в нашем стремлении сократить время моделирования. ROM Verilog-A работают в 100 раз быстрее, чем наши полные модели MEMS+ в Cadence Virtuoso или MATLAB Simulink. Конечно, приходится чем-то жертвовать. ROM являются лишь приближениями к оригинальным полным моделям. Точность модели оценивается по-разному на разных стадиях проектирования. Разработчики микросхем часто готовы пожертвовать точностью моделирования ради скорости. С версии MEMS+ 5.0 представлен новый набор элементов управления, который позволит пользователям повысить скорость, но пожертвовав точностью, начиная с простой линейной масс-пружина-демпфер, заканчивая сложной нелинейной модели ROM, которая все же может конкурировать с оригинальной полноценной нелинейной моделью в точности. Фактически, это оказалось огромной возможностью, которую MEMS+ предоставляет пользователям для запуска симуляций переходных процессов как с полностью нелинейной моделью, так и с моделями ROM, а также позволяет сравнивать результаты. Представляете, что вы делаете это с помощью сокращенных моделей, извлечённых из стандартных кодов МКЭ? На самом деле, мы быстро поняли, насколько важно иметь точную нелинейную привязку при создании ROM.

Как только мы внедрили быстродействующие ROM в Verilog -A, наши клиенты также запросили ROM для MATLAB Simulink. Разработчики Coventor добавили эту возможность в MEMS+ 5.0! Начиная с версии MEMS+ 5.0 пользователи могут решить, записывать ли модели сокращенного порядка в Verilog-A или в нашем новом файловом формате MROM. MROM файлы могут быть загружены в Simulink точно также, как и любые другие файлы схем MEMS+. Соответствующий символ Simulink будет создан автоматически.

Кроме того, в MEMS+ 5.0 впервые в мире возможно просматривать и анимировать в 3D результаты моделирования новых MROM, как и результаты полных моделей MEMS+. С MEMS+ 5.0 пользователи могут воспользоваться непревзойденной скоростью симуляции ROM, не жертвуя критически важной информацией, предоставляемой визуализацией результатов в 3D.